CN105946496A - 一种基于天棚控制算法的悬挂控制*** - Google Patents

一种基于天棚控制算法的悬挂控制*** Download PDF

Info

Publication number
CN105946496A
CN105946496A CN201610269968.3A CN201610269968A CN105946496A CN 105946496 A CN105946496 A CN 105946496A CN 201610269968 A CN201610269968 A CN 201610269968A CN 105946496 A CN105946496 A CN 105946496A
Authority
CN
China
Prior art keywords
suspension
skyhook
magneto
system based
control algorithm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610269968.3A
Other languages
English (en)
Inventor
周武能
张杨
潘亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Donghua University
National Dong Hwa University
Original Assignee
Donghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donghua University filed Critical Donghua University
Priority to CN201610269968.3A priority Critical patent/CN105946496A/zh
Publication of CN105946496A publication Critical patent/CN105946496A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/018—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the use of a specific signal treatment or control method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/20—Type of damper
    • B60G2202/24—Fluid damper

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于天棚控制算法的悬挂控制***，包括车辆状态传感器、数据采集器、工控机、磁流变减振器、电机驱动器和伺服电机，所述车辆状态传感器用于检测车辆状态数据；所述数据采集器用于对车辆状态传感器进行采集以获得车辆状态数据；所述工控机根据所述车辆状态数据对电机驱动器和程控电流源进行控制，所述电机驱动器产生一驱动力带动所述伺服电机反馈作用于悬挂***的主动悬架，所述程控电流源产生一控制电流使得磁流变减振器产生一阻尼力反馈作用于悬挂***的半主动悬架。本发明能够提高车体行驶平顺性和乘坐舒适性。

Description

一种基于天棚控制算法的悬挂控制***
技术领域
本发明涉及减振控制技术领域，特别是涉及一种基于天棚控制算法的悬挂控制***。
背景技术
车体与车轮间的动力悬架是车辆的重要构成部分。悬架性能的好坏将会直接影响到车辆在行驶过程中的行驶安全性、乘坐舒适性和操纵稳定性。传统的被动悬架由阻尼系数和刚度不可变的阻尼元件和弹性元件构成，被动悬挂***在构建前需要设定好阻尼系数和刚度。由于参数设定好后不具可调性，仅仅能够适应一定工况下的振动，对多变的行驶路况适应能力很差。主动悬架和半主动悬架结合使用可以根据具体的路面情况选择合适的悬架进行调节，具有适应能力强、控制性能好、容错性好等特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于天棚控制算法的悬挂控制***，提高车体行驶平顺性和乘坐舒适性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于天棚控制算法的悬挂控制***，包括车辆状态传感器、数据采集器、工控机、磁流变减振器、电机驱动器和伺服电机，所述车辆状态传感器用于检测车辆状态数据；所述数据采集器用于对车辆状态传感器进行采集以获得车辆状态数据；所述工控机根据所述车辆状态数据对电机驱动器和程控电流源进行控制，所述电机驱动器产生一驱动力带动所述伺服电机反馈作用于悬挂***的主动悬架，所述程控电流源产生一控制电流使得磁流变减振器产生一阻尼力反馈作用于悬挂***的半主动悬架。
所述工控机通过天棚控制算法控制程控电流源输出一个控制电流使得所述磁流变减振器产生一阻尼力。
所述磁流变减振器产生的阻尼力大小为其中，Fmax为磁流变减振器能产生的最大阻尼力；Fmin为磁流变减振器能产生的最小阻尼力；Cs为天棚阻尼系数；为车体向上速度；为车轮向上速度；Fd为理想天棚控制力。
所述车辆状态传感器为加速度传感器，用于采集垂直方向上车体质心加速度和驾驶员座椅处的加速度。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明将磁流变减振器和永磁式伺服电机结合应用于基于天棚控制算法的车辆悬挂装置中，提高了车体行驶平顺性和乘坐舒适性。本发明采用的磁流变减振器是利用新型材料磁流变液在变化磁场作用下快速可逆的流变特性而设计的一种新型作动器，具有耗能低、可产生连续阻尼力、方便控制等优点。
附图说明
图1是二自由度悬挂***模型图；
图2是理想天棚控制悬架模型图；
图3是本发明的***结构图；
图4是本发明的软件实现图；
图5是路面激励示意图；
图6是车体质心处加速度功率谱密度变化情况示意图；
图7是驾驶员座位处加速度功率谱密度变化情况示意图；
图8是车体质心处加速度随时间变化情况示意图；
图9是驾驶员座位处加速度随时间变化情况示意图；
图10是车体质心位移随时间变化情况示意图；
图11是驾驶员座位处位移随时间变化情况示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明以提高车辆行驶平顺性和乘坐舒适性为目的，将磁流变减振器和伺服电机分别应用于基于天棚控制算法的半主动悬架和主动悬架中，搭建硬件设备平台和实现软件设计，从而提高车体行驶平顺性和乘坐舒适性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于天棚控制算法的悬挂控制***，整车一般由四个悬挂***组成，但理论分析时常采用1/4车二自由度悬挂***模型，如图1所示为二自由度悬挂***模型。假设坐标原点选取在各自平衡位置，则该悬挂动力学方程可表示为
M 2 X ·· 2 + C e ( X · 2 - X · 1 ) + k s ( X 2 - X 1 ) - F = 0 M 1 X ·· 1 - C e ( X · 2 - X · 1 ) - k s ( X 2 - X 1 ) + k t ( X 1 - X 0 ) + F = 0 - - - ( 1 )
式中，M2、M1分别为车体质量和车轮质量；ks、kt分别为悬挂弹簧和车轮刚度；Ce为悬挂阻尼系数；X2、X1和X0分别为车体、车轮垂直位移和路面不平度激励；为车体向上加速度；为车轮向上加速度；为车体向上速度；为车轮向上速度；请补充为车体向上加速度、为车轮向上加速度；F为控制力，当F不作用时上述模型可以等效为被动悬挂模型。
如图2所示为理想天棚控制悬架。天棚控制算法的基本思想是在车辆车体和假设的“天棚”之间安装一个阻尼器。该阻尼器的阻尼系数变化时会产生不同的阻尼力作用于该控制悬架，起到减振的效果。假设坐标原点选取在各自平衡位置，假设车辆悬架的簧载质量与惯性参考地面之间具有阻尼。
理想的天棚阻尼力为：
F s = - C s X · 2 - - - ( 2 )
式中：Cs是天棚阻尼系数，根据悬挂***参数优化确定。根据图2写出运动微分方程如下：
M 1 X ·· 1 + K t ( X 1 - X 0 ) - k s ( X 2 - X 1 ) - C e ( X · 2 - X · 1 ) = 0 M 2 X ·· 2 + k s ( X 2 - X 1 ) + C e ( X · 2 - X · 1 ) + C s X · 2 = 0 - - - ( 3 )
根据与天棚阻尼等效的原则，图1所示的悬架模型中的力F由磁流变减振器(半主动悬架)或伺服电机(主动悬架)来提供，即图1中的F与天棚阻尼力Fs存在某种关系。由于所以当和同向时，F和Fs同向，因此可以通过改变励磁电流的大小使Fs与F相等；当和反向时，F和Fs反向。为了尽可能缩小两者差异，应该让F最小。考虑到磁流变减振装置自身存在一定的阻尼，因此F最小值不能取到0值，F∈[Fmin,Fmax]，因此F的取值可以表述为：
其中，Fmax为磁流变减振器能产生的最大阻尼力；Fmin为磁流变减振器能产生的最小阻尼力；Fd为理想天棚控制力；上式中的力F由磁流变阻尼器提供。
悬挂控制***包括硬件结构搭建和软件算法部分。硬件部分主要包括车辆状态传感器、PCI数据采集器、工控机、程控电流源、磁流变减振器、电机驱动器和伺服电机，如图3***结构图所示。所述车辆状态传感器为加速度传感器，用于采集垂直方向上车体质心加速度和驾驶员座椅处的加速度；所述数据采集器用于对车辆状态传感器进行采集以获得车辆状态数据；所述工控机根据所述车辆状态数据对电机驱动器和程控电流源进行控制。软件需要实现模拟输入信号的采集、滤波、积分和微分，然后通过上述的天棚算法对程控电流源进行控制，使得程控电流源输出一个控制电流的指令，最后通过电流信号改变磁流变阻尼器产生一个阻尼力反馈作用于悬挂***，达到减缓***振动的效果，如图4软件实现图。
下面以一个具体的实施例来进一步说明本发明。
设某越野车在特定路面上以9m/s匀速直线行驶。本次试验采用某公司的752A13加速度传感器采集垂直方向上车体质心加速度和驾驶员座椅处的加速度信号，通过对悬挂控制***上的磁流变阻尼器输出控制指令和终止对磁流变阻尼器输出电流指令两种情况下的数据采集，显示车体质心和驾驶员座位处加速度的变化情况。磁流变阻尼器没有工作的情况下该悬挂***等效于被动悬架。
图5为某段时刻路面输入情况。图6-图9所示的是加速度变化情况，由于悬挂***中的控制装置产生的力F对整个控制***起到了一定的调节作用，所以在相同的路面条件下装有磁流变阻尼器和伺服电机的车辆在行驶过程中垂直方向的加速度变化明显低于半主动/主动悬架没有起到任何作用时候的情况。从图10和图11中可以看出驾驶员位置和车体质心处，装有磁流变阻尼器和伺服电机的悬挂***比被动悬挂控制***的垂直方向的振动加速度下降了百分之七十左右垂直方向的位移幅度也有很明显的降低，特别是在低频段尤为明显，明显会提高车辆行驶平顺性和乘坐舒适性。由此可见磁流变阻尼器应用于半主动悬挂***中有利于降低低频共振的幅值，具有推广意义。
不难发现，本发明将磁流变减振器和永磁式伺服电机结合应用于基于天棚控制算法的车辆悬挂装置中，提高了车体行驶平顺性和乘坐舒适性。本发明采用的磁流变减振器是利用新型材料磁流变液在变化磁场作用下快速可逆的流变特性而设计的一种新型作动器，具有耗能低、可产生连续阻尼力、方便控制等优点。

Claims (4)

1.一种基于天棚控制算法的悬挂控制***，包括车辆状态传感器、数据采集器、工控机、程控电流源、磁流变减振器、电机驱动器和伺服电机，其特征在于，所述车辆状态传感器用于检测车辆状态数据；所述数据采集器用于对车辆状态传感器进行采集以获得车辆状态数据；所述工控机根据所述车辆状态数据对电机驱动器和程控电流源进行控制，所述电机驱动器产生一驱动力带动所述伺服电机反馈作用于悬挂***的主动悬架，所述程控电流源产生一控制电流使得磁流变减振器产生一阻尼力反馈作用于悬挂***的半主动悬架。
2.根据权利要求1所述的基于天棚控制算法的悬挂控制***，其特征在于，所述工控机通过天棚控制算法控制程控电流源输出一个控制电流使得所述磁流变减振器产生一阻尼力。
3.根据权利要求1所述的基于天棚控制算法的悬挂控制***，其特征在于，所述磁流变减振器产生的阻尼力大小为其中，Fmax为磁流变减振器能产生的最大阻尼力；Fmin为磁流变减振器能产生的最小阻尼力；Cs为天棚阻尼系数；为车体向上速度；为车轮向上速度；Fd为理想天棚控制力。
4.根据权利要求1所述的基于天棚控制算法的悬挂控制***，其特征在于，所述车辆状态传感器为加速度传感器，用于采集垂直方向上车体质心加速度和驾驶员座椅处的加速度。
CN201610269968.3A 2016-04-27 2016-04-27 一种基于天棚控制算法的悬挂控制*** Pending CN105946496A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610269968.3A CN105946496A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种基于天棚控制算法的悬挂控制***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610269968.3A CN105946496A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种基于天棚控制算法的悬挂控制***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105946496A true CN105946496A (zh) 2016-09-21

Family

ID=56915712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610269968.3A Pending CN105946496A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种基于天棚控制算法的悬挂控制***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105946496A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106515348A (zh) * 2016-12-23 2017-03-22 长春孔辉汽车科技股份有限公司 一种用于车辆悬架***的智能加速度阻尼半主动控制方法
CN109271680A (zh) * 2018-08-28 2019-01-25 华南理工大学 一种将1/4汽车模型等效为二自由度模型的方法
CN110341414A (zh) * 2019-06-25 2019-10-18 江苏大学 一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制***及方法
CN112572086A (zh) * 2020-12-22 2021-03-30 华为技术有限公司 车辆、车辆悬架的控制方法及其相关设备
CN114619827A (zh) * 2020-12-11 2022-06-14 本田技研工业株式会社 电动悬架装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1807135A (zh) * 2006-01-28 2006-07-26 重庆大学 汽车磁流变半主动悬架分姿态协调仿人智能控制方法
CN101220845A (zh) * 2008-01-23 2008-07-16 重庆大学 一种基于组合悬置的发动机隔振***及控制方法
CN101269618A (zh) * 2008-04-25 2008-09-24 江苏大学 一种电子控制空气悬架三档可调减振器阻尼值的控制方法
CN101332817A (zh) * 2008-07-18 2008-12-31 西安交通大学 车辆悬挂***用磁流变阻尼器控制装置及控制方法
US20090254249A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Adaptive suspension control for a motor vehicle
CN102189909A (zh) * 2010-03-11 2011-09-21 蒋丰璘 一种车辆半主动悬架天棚阻尼频率滤波控制策略
CN104015582A (zh) * 2014-06-18 2014-09-03 吉林大学 一种可变刚度与阻尼的汽车馈能主动悬架***

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1807135A (zh) * 2006-01-28 2006-07-26 重庆大学 汽车磁流变半主动悬架分姿态协调仿人智能控制方法
CN101220845A (zh) * 2008-01-23 2008-07-16 重庆大学 一种基于组合悬置的发动机隔振***及控制方法
US20090254249A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Adaptive suspension control for a motor vehicle
CN101269618A (zh) * 2008-04-25 2008-09-24 江苏大学 一种电子控制空气悬架三档可调减振器阻尼值的控制方法
CN101332817A (zh) * 2008-07-18 2008-12-31 西安交通大学 车辆悬挂***用磁流变阻尼器控制装置及控制方法
CN102189909A (zh) * 2010-03-11 2011-09-21 蒋丰璘 一种车辆半主动悬架天棚阻尼频率滤波控制策略
CN104015582A (zh) * 2014-06-18 2014-09-03 吉林大学 一种可变刚度与阻尼的汽车馈能主动悬架***

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106515348A (zh) * 2016-12-23 2017-03-22 长春孔辉汽车科技股份有限公司 一种用于车辆悬架***的智能加速度阻尼半主动控制方法
CN106515348B (zh) * 2016-12-23 2020-04-28 浙江孔辉汽车科技有限公司 一种用于车辆悬架***的智能加速度阻尼半主动控制方法
CN109271680A (zh) * 2018-08-28 2019-01-25 华南理工大学 一种将1/4汽车模型等效为二自由度模型的方法
CN109271680B (zh) * 2018-08-28 2023-05-23 华南理工大学 一种将1/4汽车模型等效为二自由度模型的方法
CN110341414A (zh) * 2019-06-25 2019-10-18 江苏大学 一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制***及方法
CN110341414B (zh) * 2019-06-25 2022-03-22 江苏大学 一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制***及方法
CN114619827A (zh) * 2020-12-11 2022-06-14 本田技研工业株式会社 电动悬架装置
US11938773B2 (en) 2020-12-11 2024-03-26 Honda Motor Co., Ltd. Electrically powered suspension system
CN114619827B (zh) * 2020-12-11 2024-03-29 本田技研工业株式会社 电动悬架装置
CN112572086A (zh) * 2020-12-22 2021-03-30 华为技术有限公司 车辆、车辆悬架的控制方法及其相关设备
US11897300B2 (en) 2020-12-22 2024-02-13 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Vehicle, control method for vehicle suspension, and related device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105946496A (zh) 一种基于天棚控制算法的悬挂控制***
CN101220845B (zh) 一种基于组合悬置的发动机隔振***及控制方法
JP5149443B2 (ja) オートバイ用セミアクティブサスペンションシステムを制御する方法および装置
CN104626914B (zh) 汽车非线性主动悬架***的模糊控制方法
CN105172511B (zh) 一种汽车悬架减振器控制***及方法
CN105539052B (zh) 一种以车辆平稳状态为参考的可控悬架滑模追踪控制器
CN104015582A (zh) 一种可变刚度与阻尼的汽车馈能主动悬架***
CN102582389B (zh) 一种基于虚拟阻尼的车辆悬架控制方法
CN102189909A (zh) 一种车辆半主动悬架天棚阻尼频率滤波控制策略
CN106114316A (zh) 一种车辆减振座椅
CN103273976B (zh) 一种基于行驶平顺性的坦克悬挂***的设计方法
CN108058562A (zh) 一种主动悬架装置及其控制方法
CN108274969A (zh) 一种基于车速分区的馈能悬架及其阻尼切换控制方法
Kashem et al. Vehicle suspension systems and electromagnetic dampers
Hassaan Car dynamics using quarter model and passive suspension, part I: effect of suspension damping and car speed
CN106926660A (zh) 一种基于轮边驱动电动车的电磁悬架***及其控制方法
CN102322495B (zh) 磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法
CN107264211A (zh) 一种瞬态主动式直线电机电磁悬架
CN103770594A (zh) 一种车辆悬架用馈电型电磁阻尼减振控制方法
CN108859648A (zh) 一种基于神经网络的悬架减震器阻尼控制切换加权系数确定方法
Zhang et al. Neural networks-based adaptive dynamic surface control for vehicle active suspension systems with time-varying displacement constraints
CN105676694A (zh) 汽车悬架***的智能采样数据输出反馈控制方法
Yu et al. Parallel active link suspension: Full car application with frequency-dependent multiobjective control strategies
CN105922836A (zh) 具有加和模式的车辆磁流变悬架***控制装置及方法
Wu et al. Improving road holding and ride comfort of vehicle using dual active aerodynamic surfaces

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160921