车辆悬架系统是保证车辆行驶平顺性与操纵稳定性的关键部件,传统被动悬架对于乘坐舒适性的提升空间较小,主动悬架以实时的控制响应、较宽的频率控制范围、较强的自适应能力等优点得到广泛的关注。由于悬架系统柔性元件的使用以及多种元件的耦合作用,悬架作为整体表现出较强的非线性迟滞特性,对非线性悬架的探究与控制策略的设计可使悬架振动特性更接近于实际悬架。故对于非线性悬架主动控制的研究有重大意义。本文在所建立的弹簧迟滞非线性悬架模型的基础上,分析了弹簧迟滞非线性振动特性,运用预瞄最优控制算法对非线性悬架进行主动控制,并针对所采用的控制策略提出一种优化方法,通过仿真验证所提出的主动悬架能提升车辆的行驶平顺性与操纵稳定性。本文首先根据车辆动力学原理,在所建立路面单边道路谱激励模型的基础上,以Bouc-Wen模型描述悬架弹簧的迟滞非线性,建立了非线性悬架的半车车辆模型,结合等效线性化方法与虚拟激励法直接在频域范围内求解悬架的频域响应,并分析不同的车辆行驶工况以及不同的非线性系数对于悬架功率谱密度响应的影响。研究结果表明,悬架弹簧的迟滞非线性对车辆出响应在幅值有较大影响,并出现了频率偏移现象。在非线性模型的基础上建立了基于卡尔曼状态估计的预瞄最优控制主动悬架,对系统的状态进行估计后,利用前轮的预瞄信息,扩阶系统的状态空间方程,以最优控制算法计算所需要的控制力。针对所建立主动悬架,分析了卡尔曼估计的有效性、预瞄控制的控制效果,以及在不同非线性参数下所提出主动悬架的控制效果。仿真结果表明,所提出的预瞄最优控制能很好的降低路面激励对车身加速度、悬架动位、轮胎动扰度等功率谱密度响应的影响。针对最优控制中存在的权值系数选取过程繁杂的问题,提出了一种基于层次分析法-非支配解排序遗传算法(AHP-NSGA-Ⅲ)的权值系数确定方法,以主动悬架的响应均方根值与被动悬架的响应均方根的比值为目标函数,以AHP方法在有侧重的情况下给定的权值系数初始范围作为优化区间,在悬架动行程、致动器控制力等条件的约束下,建立基于NSGA-Ⅲ的多目标优化方案。最后在产生的Pareto最优解集中进行局部优化挑选,确定最优控制的权值系数,并将该方法运用于线性主动悬架与非线性主动悬架。仿真结果表明,经过权值系数优化后的预瞄最优控制比传统方法确定权值系数的预瞄最优控制具有更好的振动抑制效果。最后为了方便车辆前期开发,在本文建立的非线性悬架以及主动控制方法的基础上,开发了非线性主动悬架性能计算软件,提供了不同车辆参数、不同非线性系数、不同车辆工况及不同等级道路下的非线性车辆的主/被动悬架响应分析,方便用户对不同车辆的开发,简化开发流程。本文的相关研究成果可为非线性悬架的主动控制悬架开发提供参考,也为非线性系统的提供一种功率谱密度响应求解方法,同时也为悬架最优控制的权值确定提供了一种比较系统的参考方案。