商用车及工程机械车辆有较高的承载能力要求,其一般有较大的悬架刚度,有些装载机械甚至没有悬架装置。同时由于车辆本身振动较大,加之操作环境恶劣,刚度较大的悬架对路面不平度衰减有限,所以驾驶室振动问题较为严重。商用车及工程机械车辆工作时间长、频率高,驾驶员长时间受振动问题干扰,对身体及工作安全性都有很大影响。由于较大的承载能力要求,在车辆悬架方面对舒适性进行优化的空间较小,效果有限,目前较为常见的衰减驾驶室传递到驾驶员振动的方式为被动悬架座椅。在情况较好的路面上,在座椅悬架动行程范围内并保证驾驶员操作安全情况下,悬架应尽量做到较软。在较差路面行驶时,为了保证悬架动行程不能过大而导致撞击减振器限位器,要求座椅悬架刚度较大。传统的被动悬架无法满足多种路况的要求,阻尼可变的半主动悬架可根据座椅当前运动状态实时调整阻尼器阻尼值,从而做到悬架性能最优,在保证舒适性的情况下减小座椅动行程,保证驾驶员操作安全。半主动座椅悬架系统有着较多的非线性因素:非线性阻尼、空气弹簧非线性力、结构非线性及摩擦力,以上因素导致座椅悬架系统非线性因素较强,简单线性的半主动悬架控制方法控制效果有限,为了更好地发挥半主动悬架座椅性能,系统的了解半主动悬架座椅,编写适合座椅悬架系统的非线性控制算法,并在实际半主动座椅悬架中验证非线性控制算法有效性,是非常有意义的工作。本文结合磁流变阻尼器控制算法开发项目,从半主动座椅悬架模型及路面激励、滑模变结构控制算法开发及等比例座椅悬架实验验证三个方面展开研究,主要内容及结论如下:首先,建立了四种路面激励模型,具体包括随机路面、凸块路面、等频正弦路面及扫频正弦路面。基于商用卡车参数建立六自由度1/2车辆模型,模型受到路面激励后驾驶室垂向位移响应即座椅悬架系统垂向位移激励。之后,使用减振器测试台对本文试验所用磁流变减振器进行动力学外特性测试,根据外特性曲线特点选取滞回模型,利用测试数据及最小二乘法原理辨识模型参数,求出减振器正模型表达式,根据减振器正模型推导出可用于实时控制的准确高效逆模型并试验验证。根据剪式座椅结构特点,考虑座椅振动过程中阻尼器角度变化,建立悬架座椅动力学方程,并使用座椅悬架试验台验证所建立模型。随后,介绍了滑模变控制的基本原理及设计方法,并以近似天棚阻尼控制为参考模型,建立可用于座椅悬架控制的滑模控制器,并验证了该控制器的稳定性。通过时域响应、频域响应及相平面图三种分析方法对仿真结果进行分析:随机路面激励下,SMC算法可提高舒适性比例达11.39%,提高操作安全性高达48.15%;凸块路面情况下,SMC算法可很好的改善座椅较大冲击,并可使座椅稳定恢复至稳态,减少颠簸感。低频及高频正弦路面激励下,SMC算法均可改善舒适性及操作安全性;SMC算法可降低座椅共振频率处的增益,同时还可改变座椅共振频率,避开人体敏感范围。最后,搭建座椅悬架试验台架,包括机械系统、硬件系统及控制系统,并分别验证随机路面、凸块路面及正弦路面激励下SMC算法对半主动座椅悬架的控制效果。试验结果表明三种路面情况下SMC算法可提高座椅悬架综合性能。台架试验与仿真所得到的结论基本一致,验证了本文所建立的滑模控制器在实际座椅中的控制效果。