[發明專利]磁流變液減振器灰色預測模糊控制方法

無效

• 申請號: 201110169792.1
• 申請日: 2011-06-23
• 公開（公告）號: CN102322495A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 楊臻;方煒;韓曉明;郭薇薇;李強;解永紅
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及載重汽車的減振技術，具體是一種磁流變液減振器灰色預測模糊控制方法。

背景技術

目前，載重汽車的懸架系統主要分為被動式懸架系統和半主動懸架系統。其中，被動式懸架系統是借助鋼板彈簧等彈性元件和阻尼減振元件緩和消耗汽車行駛時由路面產生的振動，由于其系統振動特性是固定不變的，很難同時兼顧乘坐舒適性和操作穩定性。而半主動懸架系統的結構參數（如阻尼、彈簧剛度等）具有可調性，因此能較好地滿足車輛行駛的要求。磁流變液減振器是實現半主動懸架系統的一種阻尼器，其工作原理是：磁流變液可以通過控制外加磁場進行變化，在外加磁場作用下能在瞬間（毫秒級）從自由流動的流體轉變為半固體，呈現可控的屈服強度，而且這種變化具有可逆性，因此利用磁流變液技術對載重汽車懸架系統阻尼進行實時控制，可以提高減振效果、改善載重汽車的行駛性能，延長載重汽車的使用壽命，減少由于載重汽車重載行駛對道路的損壞。由于磁流變液減振器通常是非線性、時滯性的，其應用受到限制。因此，設計一種合理可行的針對磁流變液減振器的控制方法就成為實現半主動懸架系統的關鍵。

發明內容

本發明為了解決磁流變液減振器的非線性和時滯性問題，提供了一種磁流變液減振器灰色預測模糊控制方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：磁流變液減振器灰色預測模糊控制方法，該方法是采用如下步驟實現的：（1）利用加速度傳感器在線采集垂直振動信號；（2）將所采集的垂直振動信號作為灰色預測模型的原始數列，運用灰色預測模型求出預測偏差及其變化量；（3）將運用灰色預測模型求出的預測偏差及其變化量作為模糊控制器的輸入量；（4）模糊控制器根據預測偏差及其變化量計算得出磁流變液減振器所需電流的大小，并輸出電流來控制磁流變液減振器阻尼力的大小。所述灰色預測模型、模糊控制器均為現有公知結構。

所述步驟（1）中，加速度傳感器按照一定的采樣頻率采集載重汽車的垂直振動加速度。

所述步驟（2）中，預測偏差及其變化量包括載重汽車的垂直振動速度預測值和垂直振動加速度預測值，運用灰色預測模型求出預測偏差及其變化量的具體步驟如下：

a.?依據垂直振動信號建立原始離散數列：

，其中，n為數列長度，一般n≥4；

b.對原始數列進行累加生成：?

，k=（1，2，……，n）????????

c.構建數據矩陣B和數據向量X_N，以此來求出發展系數a和灰色輸入u：

；

d.求出預測值：

；

e.數據還原：

，其中，為第P步的預測值。

所述步驟（3）中，預測偏差及其變化量包括載重汽車的垂直振動速度預測值和垂直振動加速度預測值；模糊控制器為二維模糊控制器。

所述步驟（4）中，磁流變液減振器阻尼力的大小控制在車體靜止時的穩態值附近。

本發明所述的磁流變液減振器灰色預測模糊控制方法通過灰色預測模型預測載重汽車的運動狀態，很好地彌補了模糊控制算法等待偏差產生之后才計算輸出控制量的滯后問題，即消除了磁流變液減振器的非線性和時滯性，由此拓展了磁流變液減振器的適用范圍。基于本發明所述的磁流變液減振器灰色預測模糊控制方法，便能夠利用磁流變液減振器成功實現半主動懸架系統。

本發明通過對灰色預測技術和模糊控制技術進行綜合，解決了磁流變液減振器的非線性和時滯性問題，其能夠方便地應用到載重汽車的半主動懸架系統上，并可實現對半主動懸架系統進行實時控制，在兼顧乘坐舒適性和操作穩定性的同時，可以提高減振效果、改善載重汽車的行駛性能，延長載重汽車的使用壽命，減少由于載重汽車重載行駛對道路的損壞。

附圖說明

圖1是本發明的控制流程圖。

具體實施方式

磁流變液減振器灰色預測模糊控制方法，該方法是采用如下步驟實現的（如圖1所示）：

（1）利用加速度傳感器在線采集垂直振動信號；

（2）將所采集的垂直振動信號作為灰色預測模型的原始數列，運用灰色預測模型求出預測偏差及其變化量；

（3）將運用灰色預測模型求出的預測偏差及其變化量作為模糊控制器的輸入量；

（4）模糊控制器根據預測偏差及其變化量計算得出磁流變液減振器所需電流的大小，并輸出電流來控制磁流變液減振器阻尼力的大小。