一种用于车辆悬架系统的智能加速度阻尼半主动控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于车辆悬架系统的智能加速度阻尼半主动控制方法。测量车身垂直加速度信号和车身与轮胎的相对位移信号Zdef。将加速度信号接入一个控制系统W。经过该控制系统后的信号为S，将信号S和车身与轮胎相对运动速度信号相乘，当结果大于零时，减振器输出最大阻尼Cmax(方式A)或者(方式B)，当结果小于等于零时，减振器输出最小阻尼Cmin。由此实现减振器阻尼的动态阻尼调节。具有开关型阻尼控制或连续型阻尼控制两种方式，该方法简单，能够在路面全部激励频率范围内有效的抑制车身的垂向振动加速度，使车辆具有较好的乘坐舒适性，显著地提高车辆的悬架性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于车辆悬架系统的智能加速度阻尼半主动控制方法，属于车辆振动控制领域。
技术介绍
悬架是车辆行驶系统不可或缺的组成部分，其性能直接决定车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性和行驶安全性，车辆对性能优越的悬架系统有着迫切的需求。现阶段，基于主动、半主动控制的可控悬架技术是提高悬架性能公认的有效途径，而简单有效、性能良好的控制方法一直是可控悬架系统开发的关键问题。在减振器种类方面，同时具有开关型软硬阻尼可调减振器和连续型阻尼可调减振器。其中阻尼连续可调减振器包括CDC(连续阻尼控制)减振器和流变液阻尼连续可调减振器，如磁流变液减振器和电流变液减振器。目前应用于车辆悬架的控制方法主要分为三类：一是经典控制方法；二是现代控制方法；三是智能控制方法。各类控制方法均能不同程度地改善悬架性能，但其中也有些方法由于计算复杂而不适合于工程应用。从工程应用的角度出发，经典控制方法具有计算量小、简单实用等优点，更具有适用性，但是经典的开关型天棚阻尼控制和加速度阻尼控制不能在整个激励频域内都具有优秀的控制效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种用于车辆悬架系统的智能加速度阻尼半主动控制方法，包括开关型阻尼动态控制或连续型阻尼动态控制两种方式，以车身垂向振动加速度和车身与轮胎相对位移作为输入，减振器阻尼作为输出的半主动控制方法，在整个激励频域内都能达到较好的控制效果，显著的提高车辆的悬架性能。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方式：1.一种用于车辆悬架系统的智能加速度阻尼半主动控制方法，包括开关型阻尼动态控制或连续型阻尼动态控制两种方式，基于四分之一车辆半主动悬架系统实现，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：通过安装在待控制的四分之一车辆半主动悬架系统中的车轮上方所对应的车身部分上的加速度传感器测得车身垂直加速度信号通过安装在待控制的四分之一车辆半主动悬架系统中悬架上的位移传感器测得车身与轮胎相对位移Zdef；步骤2：将步骤1中测得的加速度信号接入一个控制系统W，并将加速度信号通过控制系统W后的输出信号定义为信号S，通过对步骤1中测得的车身与轮胎的相对位移Zdef求微分得到车身与轮胎相对运动速度步骤3：将通过步骤2获得的信号S和车身与轮胎相对运动速度信号相乘，然后形成两种控制方式。方式A:方式B：对于控制系统W，具有如下功能：当加速度信号为低频信号时，经过该控制系统W后输出信号为加速度信号的积分，即速度信号当加速度信号为高频信号时，经过该系统W后输出信号为原加速度信号输出，即所述的控制系统W在低频信号通过时相当于积分器，当高频信号通过时相当于系数为1的比例器。推荐该控制系统的传递函数形式如其中s为拉普拉斯变换的复变量，ω0为截止频率，即下式：当然该控制系统不仅仅限于上述的形式。所述的控制系统W不仅具有对悬架系统高频和低频动态选择功能，同时具有对信号进行相位变换处理的功能。步骤3中所述阻尼系数Cmax是阻尼可调减振器的预定硬阻尼系数，阻尼系数Cmin是阻尼可调减振器的预定软阻尼系数，对于提出的智能加速度半主动控制方法来说，其实际实现方法是由适当的控制器按照上述控制方法施加一个能够改变减振器阻尼系数的控制信号，如控制器的输出变占空比的PWM信号控制阻尼可调减振器中引出导线的电流，实现对减振器阻尼系数的调节。本专利技术的优点和技术效果是：本专利技术的控制方法是一种智能加速度阻尼半主动控制方法，具有开关型阻尼动态控制或连续型阻尼动态控制两种方式，基于四分之一车辆半主动悬架系统的二自由度车辆模型实现，如图1所示，具体如下特点。1、本专利技术提出的控制方法综合了经典开关型控制方法中的天棚阻尼控制和加速度阻尼控制。开关型天棚阻尼控制在低频时效果较好，在高频时效果不好。高低频分界点在附近，连续型改进天棚控制在整个激励频域内控制效果较好，但是在附近控制效果较差。开关型和连续型加速度阻尼控制在低频时效果不好，在高频时效果好。高低频分界点在附近，而本专利技术提出的控制方法在整个激励频域范围内均达到较好的控制性能，显著地提高车辆的乘坐舒适性。2、在本专利技术的控制方法是在车身加速度信号中接入一个控制系统W的方式，对加速度信号进行低频、高频信号的相位变换，当加速度信号为低频信号时，经过该控制系统W后输出信号为加速度信号的积分，即速度信号当加速度信号为高频信号时，经过该系统W后输出信号为原加速度信号输出，在路面激励为低频输入时，该智能加速度阻尼控制近似于天棚阻尼控制方法，在路面激励为高频输入时，该智能加速度阻尼控制近似于加速度阻尼控制，这样结合了天棚阻尼控制和加速度阻尼控制的各自优点，从而使得该控制方法在整个频域内都有显著地提高车辆的悬架性能。并且在低频、高频的控制方法的切换上是连续的。3、本专利技术的控制方法简单易行，降低了在线计算的难度、简单易行、实时性好、稳定性高、适宜广泛推广应用。附图说明图1是四分之一车辆半主动悬架系统的示意图。图2本专利技术方法的实施流程图图3是单自由度车辆振动模型。图4是在最佳被动阻尼系数、天棚阻尼控制、加速度阻尼控制和智能加速度控制下的车身振动加速度传递率的频域响应图。具体实施方式本专利技术方法是通过总结现有的经典半主动控制方法在二自由度半主动悬架系统模型的应用存在不足而设计出的，具体说明如下：如图1所示：典型的四分之一车辆的半主动悬架系统模型，包括车轮3和该车轮3对应的车身5。该车轮3指车辆中的一个车轮。车身5是指车轮3所对应的整个车辆的相应车身部分。车身5与车轮3之间的连接等效于悬架弹簧6，其刚度为ks，车轮3与地面1之间垂直接触等效为车轮弹簧2，刚度为kt。在此忽略了轮胎的阻尼。在车身5与车轮3之间安装有减振器4，阻尼为c(t)，为可变阻尼减振器。针对上面的四分之一车辆半主动悬架系统，主要有如下经典控制方法：经典的天棚阻尼控制方法为：其中，为车身垂向运动速度，是通过安装在车身的加速度传感器测得的加速度信号积分获得；为车身与轮胎相对运动速度，是通过车身与轮胎相对位移(Zdef＝Zt-Zr)求导获得。经典的开关型天棚阻尼控制在低频激励时能够显著降低车辆的垂向振动。但是在高频激励时不能显著降低车辆的垂向振动。经典的加速度阻尼控制方法如下式其中，为车身垂向运动加速度，是通过安装在车身的加速度传感器测得；为车身与轮胎相对运动速度，是通过车身与轮胎相对位移(Zdef＝Zt-Zr)求导获得。经典的加速度控制在高频激励时能够显著降低车辆的垂向振动。但是在低频激励时不能显著降低车辆的垂向振动。在本专利中提出的开关型和连续型两种阻尼动态控制方法能够在整个激励频域内具有良好的控制效果，具体实施方式如图2所示，具体如下：步骤1：根据图1中的四分之一车辆的半主动悬架系统，分别在待控制的车辆车轮上方所对应的车身部分上安装加速度传感器，测得车身垂直加速度信号同时在对应车轮的悬架上安装位移传感器，测得车身与轮胎相对位移Zdef；步骤2：将测得的加速度信号接入一个控制系统W，该控制系统能够实现当加速度信号为低频信号时，经过该控制系统W后输出信号为加速度信号的积分，即速度信号当加速度信号为高频信号时，经过该系统W后输出信号为原加速度信号输出，即所述的控制系统W在低频信号通过时相当于积分器，当高频信号通过时相当于系数为1的比例器。推荐该控制系统的传递函数形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆悬架系统的智能加速度阻尼半主动控制方法，该方法基于四分之一车辆半主动悬架系统实现，其特征在于：包括开关型阻尼动态控制或连续型阻尼动态控制两种控制方式，该方法包括如下步骤：步骤1：通过安装在待控制的四分之一车辆半主动悬架系统中的车轮上方所对应的车身部分上的加速度传感器测得车身垂直加速度信号通过安装在待控制的四分之一车辆半主动悬架系统中悬架上的位移传感器测得车身与轮胎相对位移Zdef；步骤2：将步骤1中测得的加速度信号接入一个控制系统W，并将加速度信号通过控制系统W后的输出信号定义为信号S，通过对步骤1中测得的车身与轮胎的相对位移Zdef求微分得到车身与轮胎相对运动速度步骤3：将通过步骤2获得的信号S和车身与轮胎相对运动速度信号相乘，然后形成两种控制方式；方式A:方式B：

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆悬架系统的智能加速度阻尼半主动控制方法，该方法基于四分之一车辆半主动悬架系统实现，其特征在于：包括开关型阻尼动态控制或连续型阻尼动态控制两种控制方式，该方法包括如下步骤：步骤1：通过安装在待控制的四分之一车辆半主动悬架系统中的车轮上方所对应的车身部分上的加速度传感器测得车身垂直加速度信号通过安装在待控制的四分之一车辆半主动悬架系统中悬架上的位移传感器测得车身与轮胎相对位移Zdef；步骤2：将步骤1中测得的加速度信号接入一个控制系统W，并将加速度信号通过控制系统W后的输出信号定义为信号S，通过对步骤1中测得的车身与轮胎的相对位移Zdef求微分得到车身与轮胎相对运动速度步骤3：将通过步骤2获得的信号S和车身与轮胎相对运动速度信号相乘，然后形成两种控制方式；方式A:方式B：2.如权利要求1所述的一种用于车辆悬架系统的智能加速度阻尼半主动控制方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭孔辉，王杨，
申请(专利权)人：长春孔辉汽车科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22