CN2255379Y - 车辆自适应控制半主动悬架装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆自适应控制半主动悬架装置，由数据采集器、中心控制器及执行机构组成，数据采集器包括加速度传感器及信号放大器；中心控制器是一个基于微型单片机的模拟—数字***；执行机构将中心控制器所发送的控制信号转换为动作指令。该半主动悬架装置减振效果好、结构简单、成本低、应用范围广阔。

Description

车辆自适应控制半主动悬架装置

本实用新型涉及一种车辆自适应控制半主动悬架装置，属于车辆工程、车辆电子工程。

现有技术中，半主动悬架控制的概念，首先是由M.J.Crosby和D.C.Karnopp在1974年提出的，九十年代初，F.H.Besinger，R.Rajamary，M.Shiozaki Junghsen Lich，Hyeong-Keun Kim，Robin等人对半主动悬架分别进行了各自的研究，作了大量的实验，它们研究的减振器采用“连续变化阻尼”或“开关控制”的方式；连续变化阻尼式半主动悬架的主动减振中有一流量控制阀，阀的开度由电机或比例电磁铁等机构控制，可以在最大和最小的有效通流面积之间的任何位置变化，在需要产生阻尼的时间内，由控制***根据传感器传来的信号决定当前时刻的阻尼大小，使减振器的流量控制阀形成一定的开度产生***最优式次优的阻尼，在***不需要阻尼时，使控制阀的流通面积为最大值，使阻尼最小；开一关控制式半主动悬架是连续变化阻尼的半主动悬架的简化结构，基本原理是：当被动阻尼有利于减振时则让减振器起阻尼作用，减振器处在“开”状态，阻尼力是簧上质量与车轮之间的固定阻尼系数产生的力，控制阀不进行调节；当阻尼不利于减振时，减振器处在“闭”状态，则使阻尼为最小；以上两种形式的半主动悬架的控制装置中不但需要测量位移、速度、加速度，甚至还包括路面不平度信号，诸多的传感器的应用会使整个装置的成本大幅度提高，且体积大、重量重，性能及灵敏度受到很大的影响

(4)应用范围宽广，既可用于轿车、赛车、高档旅行车；也可用作各种车辆、装置的减振、隔振部件。

本实用新型的具体结构由附图1～4给出。

图1为车辆自适应控制半主动悬架装置整体结构示意图。

图2为车辆自适应控制半主动悬架装置中的中心控制器控制原理图。

图3为车辆自适应控制半主动悬架装置中的执行机构的整体结构示意图。

图4为执行机构中的调节孔结构示意图。

图中的主要结构为：步进电机1、活塞体2、调节杆3、内缸筒4、外缸筒5、活塞杆6、调节孔7、加速度传感器8、信号放大器9、单片机10、模数转换器11、标度变换12、只读存储器13、随机存储器14、地址译码器15、地址锁存器16、数据采集器17、中心控制器18、执行机构19、减振器20。

下面结合附图对本实用新型加以详细说明。

这种车辆自适应控制半主动悬架装置，包括数据采集器17、中心控制器18及执行机构19，数据采集器包括加速度传感器8、信号放大器9：中心控制器包括单片机10、模数转换器11、标度变换12、只读存储器13、随机存储器14、地址译码器15、地址锁存器16；执行机构包括步进电机1、减振器20的活塞体2、调节杆3、内缸筒4、外缸筒5及活塞杆6，减振器的上端装步进电机，步进电机的下端没有外缸筒，外缸筒内装有内缸筒，内缸筒内的调节杆一端与步进电机相连，调节杆外套有活塞杆，活塞杆端部装有活塞体，活塞杆与调节杆上径向开对应的调节孔7、复原行程的阻力通过调节孔的开度调节，如图4所示，当调节杆逆时针方向旋转，随节流孔增大，阻尼减小，调节孔被关闭，

(4)应用范围宽广，既可用于轿车、赛车、高档旅行车；也可用作各种车辆、装置的减振、隔振部件。

本实用新型的具体结构由附图1～4给出。

图1为车辆自适应控制半主动悬架装置整体结构示意图。

图2为车辆自适应控制半主动悬架装置中的中心控制器控制原理图。

图3为车辆自适应控制半主动悬架装置中的执行机构的整体结构示意图。

图4为执行机构中的调节孔结构示意图。

图中的主要结构为：步进电机1、活塞体2、调节杆3、内缸筒4、外缸筒5、活塞杆6、调节孔7、加速度传感器8、信号放大器9、单片机10、模数转换器11、标度变换12、只读存储器13、随机存储器14、地址译码器15、地址锁存器16、数据采集器17、中心控制器18、执行机构19、减振器20。

下面结合附图对本实用新型加以详细说明。

这种车辆自适应控制半主动悬架装置，包括数据采集器17、中心控制器18及执行机构19，数据采集器包括加速度传感器8、信号放大器9；中心控制器包括单片机10、模数转换器11、标度变换12、只读存储器13、随机存储器14、地址译码器15、地址锁存器16；执行机构包括步进电机1、减振器20的活塞体2、调节杆3、内缸筒4、外缸筒5及活塞杆6，减振器的上端装步进电机，步进电机的下端没有外缸筒，外缸筒内装有内缸筒，内缸筒内的调节杆一端与步进电机相连，调节杆外套有活塞杆，活塞杆端部装有活塞体，活塞杆与调节杆上径向开对应的调节孔7、复原行程的阻力通过调节孔的开度调节，如图4所示，当调节杆逆时针方向旋转，随节流孔增大，阻尼减小，调节孔被关闭，没有调节功能，但设有限值阀门，复原行程调节孔为φ6mm，常通孔一个φ1.6mm，调节孔可为圆形；数据采集器中的信号放大器可采用电压放大器或电荷放大器；中心控制器的硬件组成及电路工作原理说明如下：

一、硬件组成

1)A/D转换加速度信号经电荷放大器放大后，再经过一个接口电路调理后送入8098的ACH₇引脚，进行A/D模数转换。8098芯片本身带有一个10位模数转换器(ADC)和一个采样保持器，故无需另选A/D芯片。

2)片外ROM扩展用EPROM2764芯片作为片外只读存储器，2764芯片内固化有已编好的控制软件，8098通过读取2764芯片的内容，运行软件，处理数据，调用子程序，实现对***的控制。EPR0M2764的地址空间为2000H～3FFH。2764芯片是一种8k×8位的可改写只读存储器，图中，13位地址线A12～A0用于片内地址信号线，8位数据线D7～D0。CF为读允许信号线与单片机的读信号线 RD连接，用来控制数据读出。2764速度快，最大存取时间200ns，2764具有静止等待工作模式，可减小功能。

3)片外RAM扩展因8098内部的RAM空间不够，连接RAM6264后，可构成一个具有较大数据存储规模的***，为程序的运算提供空间。6264为8k×8的高集成度的随机存储器。图中A12～A0为13位地址信号线，寻址范围为8k，D7～D0为8位数据输入/输出，与8098的数据总线连接；CE为片选信号线，信号由地址译码器74L138产生。 WE写允许信号线，与8098的 WR线连接，用来控制存储器的写入操作， OE为读允许信号线，与8098的 RD线连接，控制存储器的读出。RAM6264的空间地址为8000H～9FFFH。

4)P₃口的重建为了向四个步进电机驱动器提供驱动信号，采用8255芯片提供标度变换对P₃口扩展。D7～D0数据总线与8098P₃口连接。CS为片选信号线， RD为读出信号线， WR为写入信号线。

二、电路工作原理

1)8098单片机的P₃、P₄口向片外EPROM2764和RAM6264提供地址总线，而P₃口又单独提供数据总线，因为P₃口是一口分时两用，故在单片机与存储器之间配以地址锁存器(74LS373)；

2)因为2764和6264的寻址空间为8KB，所以地址总线为13根A12～A0)，其中A7～A0受74LS373控制；

3)0098单片机对2764，6265及8255的访问，用地址译码器74LSi38提供片选信号；

4)***运行时，8098单片机的CPU只能以读的方式访问2764，2764中存放控制***的全部程序。当执行读操作且ALE信号由低电平转向高电平时，74LS373便有了锁存地址的可能性，当ALE又变为低电平时，地址即被锁存。 RD＝0期间，2764中的程序以二进制数据的形式出现在数据总线上。 RD信号在由0→1时，数据被CPU读取；

5)8098单片机采用石英晶体驱动，振荡频率f_osc＝12MHz，状态周期T＝250ns。

数据采集器中的加速度传感器将采集到的加速度信号经信号放大器调理放大后，再输入中心控制器中的A/D模数转换器中经过转换、滤波、数据加工，最终计算出电脉冲控制信号，并将控制信号发送给执行机构中的步进电机，将其转换为相应的角位移，至使调节杆起到阻尼调节控制作用。

Claims (2)

1.一种车辆自适应控制半主动悬架装置，其特征在于包括数据采集器、中心控制器及执行机构；

①数据采集器包括加速度传感器、信号放大器；加速度传感器置于车体及前、后桥上，通过导线与信号放大器联接，信号放大器通过导线与中心控制器的模数转换器的一个接口联接；

②中心控制器包括单片机、模数转换器、只读存储器、随机存储器、地址译码器、地址锁存器、标度变换，单片机芯片本身带模数转换器，单片机的P₃、P₄口向片外只读存储器和随机存储器提供地址总线，P₃口亦提供数据总线以实现标度变换，单片机与存储器之间配以地址锁存器，地址译码器为单片机提供片选信号；

③执行机构包括步进电机，减振器的活塞体、调节杆、内缸筒、外缸筒及活塞杆，减振器的上端装步进电机，步进电机的下端设有外缸筒，外缸筒内装有内缸筒，内缸筒内的调节杆一端与步进电机相连，调节杆外套有活塞杆，活塞杆端部装有活塞体，活塞杆与调节杆上径向开有对应的调节孔。

2.如权利要求1所述的车辆自适应控制半主动悬架装置，其特征在于主动悬架装置中的执行机构减振器中的活塞杆与调节杆上所开的调节孔为园形。

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