智能网联汽车机械底盘智能化设计与控制策略研究

　　■  李涛 丁文文

　　随着科学技术的快速发展，全球的汽车产业正在不断转型升级，各种智能化技术也逐渐应用于汽车产业。其中，智能网联汽车通过安装智能传感器，实现对车辆状况的智能感知和控制，为驾驶者提供更加安全、舒适的服务。而在智能网联汽车当中，机械底盘作为决定汽车安全高效运行的关键部件，其综合性能对于汽车整体的性能和质量都有着较大的影响。传统模式下开展的机械底盘设计活动，主要是针对特殊情况下的实际需求进行参数优化，这种传统的设计模式无法满足当前智能网联汽车的实际需求。因此，为了能够设计出符合当前实际需要的汽车机械底盘，就需要做好智能网联汽车机械底盘智能化设计和控制的研究工作。本文针对智能网联汽车机械底盘智能化设计工作的难点进行分析，探究智能网联汽车机械底盘智能化设计与控制策略。

　　智能网联汽车机械底盘智能化设计工作的难点

　　复杂工况适应性。在智能网联汽车底盘智能化设计中，不同工况对底盘性能要求差异较大，这增加了设计工作的复杂性。智能网联汽车可能在城市道路、高速公路及山区等多种区域行驶，且需应对直线行驶、曲线行驶、转弯等复杂工况，对机械底盘设计提出了较高要求。传统底盘设计模式中，设计师往往针对特殊工况开展针对性设计，使底盘在特定场景下表现出较好性能，但难以兼顾多种工况的实际需求。因此，智能网联汽车机械底盘智能化设计需探索更智能化、多元化的方案，以满足用户的驾驶需求。此外，机械底盘智能化设计还面临多子系统集成难题。要设计出符合需求的机械底盘，需对关键子系统进行集成设计。底盘各子系统间存在交互耦合关系，简单拼凑无法实现整体协调。因此，如何做好底盘子系统的装配优化是当前设计工作的难点。

　　多系统协同优化难度大。在进行智能网联汽车机械底盘设计的过程中，要想保证设计出来的底盘能够满足多元化的实际需要，就必须做好有关系统的集成工作。汽车的底盘涉及许多个子系统，如悬架系统、制动系统等，这些子系统的存在共同对汽车的操控和舒适以及安全等多方面的因素都产生了较大的影响。然而，若在设计中仅简单拼凑各子系统，不仅无法发挥其应用价值，还可能影响底盘整体性能。因此，设计人员需考虑不同系统间的协同整合与优化，最大限度发挥各子系统性能，提升机械底盘整体机械性能。此外，不同子系统涉及的专业领域知识不同，这要求设计人员学习多领域专业知识并实现融合，对其专业能力提出了更高要求。

　　智能网联汽车机械底盘智能化设计与控制策略

　　应用主动安全技术。为了保证设计出来的智能网联汽车机械底盘可以保障驾驶者的生命财产安全，智能网联汽车机械底盘设计必须充分应用主动安全技术。通过强化机械底盘的智能化水平，借助各类主动安全技术，能够在遇到特殊情况时提前采取应对措施，有效提升车辆整体的安全性能。在传统汽车机械底盘设计中，所采用的诸如安全带、安全气囊等被动安全技术，往往只能在车辆发生车祸或遭遇突发事故时进行被动防护，以此缓解驾驶员和乘客所受的伤害。主动安全技术的应用，则能够提前做好规避工作，避免各类事故的发生，最大限度地保障安全。设计人员在进行智能网联汽车机械底盘智能化设计、应用主动安全技术时，应当重点做好智能悬架、智能制动以及主动转向功能的设计工作。在智能悬架系统中，需随时根据具体情况对悬架的阻尼参数进行相应调整，进而有效提升车辆的稳定性和乘坐的舒适性。同时，借助智能制动系统，依据不同的实际情况对车辆制动力的分配进行相应调整，最大限度地缩短紧急情况下车辆的制动距离，保障乘客的安全。此外，在设计过程中还应当完善主动转向功能的设计，通过这样的方式确保车辆在面对特殊情况时能够做出相应的主动转向动作，减少安全事故的发生。

　　强化整车运动控制。智能网联汽车的运动性能不仅与车辆的底盘设计有着直接关联，还与车辆的动力系统等多个子系统密切相关。因此，在进行智能网联汽车机械底盘智能化设计的过程中，不能仅仅局限于底盘本身开展设计工作，还需要充分把握不同子系统的实际情况，做好整体的协同设计工作。设计人员在开展设计活动时，应当根据设计活动的实际需要，构建出完整的整车运动控制模型。充分考虑多元化路况的需求以及车辆各个子系统的实际情况，借助设计模型对车辆的底盘进行设计。同时，设计人员在完成初步设计后，还可借助信息技术工具对不同方案进行模拟应用，进而通过这种方式选择最符合实际需要的智能化底盘设计策略，提高设计工作的质量。

　　智能传感器融合应用。智能网联汽车机械底盘的智能化设计离不开智能传感器的广泛应用。设计人员需要综合运用多种智能传感器，获取车辆及其所处环境的实时动态信息，为智能决策与控制提供可靠的依据。首先，应在底盘的关键部位布置力传感器、位移传感器、加速度传感器等，实时采集车轮垂向载荷、减震器位移、车身振动加速度等数据，全面感知底盘的动态响应，为智能悬架控制提供精准的反馈。其次，通过视觉、雷达、超声等传感器融合环境感知技术，构建车辆周围环境的三维数字模型，识别障碍物位置、道路状况，预判潜在风险，引导智能转向和制动系统提前做出响应。最后，综合利用底盘动态信息和环境感知数据，建立“车辆－路面”耦合模型，在线识别路面附着系数，自适应调节底盘控制策略，充分发挥底盘的潜能，提升车辆在复杂路况下的通过性、稳定性和安全性。

　　开展多目标智能优化。在进行智能网联汽车机械底盘智能化设计工作的过程中，设计人员还需要建立起完整的多目标智能优化设计模型，以此提升智能化设计工作的质量和效果。机械底盘的设计工作涉及多个不同的性能指标（如车辆的平顺性、稳定性以及燃油经济性等），而这些不同的性能指标之间往往存在一定的矛盾关系，单纯依靠人工经验很难在众多性能指标中找到最佳的平衡点。因此，设计人员在开展智能化底盘设计工作时，应积极将智能优化算法引入到设计过程当中。

　　首先，设计人员需要对智能网联汽车机械底盘的设计需求进行系统且全面的分析，在对设计需求有了清晰认识的基础上，提炼出各项设计目标和约束条件，并据此建立起完整的多目标优化数学模型。其次，针对所建立的数学模型，设计人员要选择合适的智能优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，将算法与设计模型进行耦合，通过不断迭代优化寻找设计变量的最优解，在多个设计目标之间找到合理的权衡，得到综合性能最优的设计方案。在智能优化的过程中，设计人员还应当充分利用高性能计算平台，加快优化进程，提高设计效率。此外，针对智能优化所得到的设计方案，有必要开展多方案的仿真分析与对比评估工作，综合考虑设计方案的可行性和经济性等因素，择优采用，以进一步完善智能化底盘设计方案。

　　加强汽车机械底盘的智能化设计与控制研究，对提升驾驶体验、提高安全性适应自动驾驶需求、降低能耗与成本方面等具有重要意义，是汽车技术发展的重要方向。然而，在进行智能网联汽车机械底盘的智能化设计工作过程中，必须深度融合主动安全技术，提升极限工况下的安全裕度；面向整车性能，强化整车运动控制；强化智能传感器融合应用，提升车辆的通过性、稳定性和安全性；开展多目标智能优化，完善设计模型。未来，还需要加强基础理论研究，突破核心技术瓶颈，完善产品开发流程，建立行业标准规范，推动智能底盘在智能网联汽车中的应用普及，助力汽车产业实现高质量发展。

　　（作者单位：湖北文理学院理工学院机械与汽车工程学院）

　　【基金项目】本文系2024年度湖北省教育厅科学研究计划指导性项目“智能汽车驾驶人状态辨识与监测系统研究”（编号：B2024436）。