[發明專利]一種云輔助半車主動懸架狀態估計系統及設計方法

在審

• 申請號: 201710286148.X
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107247818A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 張皓;鄭曉園;王祝萍;陳啟軍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發明涉及一種半車主動懸架狀態估計系統及設計方法，尤其是涉及一種云輔助半車主動懸架狀態估計系統及設計方法。

背景技術

隨著汽車行業的快速發展，人們對汽車性能的要求越來越高。汽車懸架系統與改善汽車駕駛舒適性和安全性密切相關。汽車懸架系統通常有以下三類：被動懸架系統、半主動懸架系統和主動懸架系統。相比于被動和半主動懸架，主動懸架系統對于減少路面輸入對汽車車身的影響有很大的潛力。因此，主動懸架系統受到了國內外專家的關注。

一輛正常行駛的汽車往往需要成百上千的具有計算和存儲能力的嵌入式電子器件，而這些電子器件在設計和制造的過程中，就增加了汽車的成本。云計算有無限的存儲能力和計算能力，如果汽車可以借用云計算的存儲空間和服務器而不是設計和制造嵌入式電子器件，那么汽車制造的成本就會降低。在基于云服務的汽車框架下，汽車本地的傳感器將采集到的信息通過網絡傳送到云計算平臺。云計算平臺基于汽車信息給出相應的控制信號，控制信號通過網絡傳送給本地汽車，從而改善汽車的性能。

在基于云計算服務的汽車系統中，所有設備通過網絡實現信息共享，但是網絡帶寬的有限造成了網絡堵塞現象時有發生。網絡的堵塞會引誘網絡時延和丟包的發生，進而影響汽車系統的性能。為了減少網絡的傳輸帶寬，目前主要有兩種方式：時間觸發裝置和事件觸發裝置。時間觸發裝置周期性的采取系統信息，因此采樣周期的大小會對汽車系統的性能有很大的影響。采樣周期太小采樣頻率就會增加，較多的數據包會傳送到通信網絡，造成網絡堵塞，進而引誘網絡傳輸時延和丟包，使得汽車系統的性能受到影響。采樣周期太大采樣頻率會減少，汽車系統的性能也會受到影響，因此選擇一個合適的采樣周期是非常重要的。采樣周期通常根據人們以往的經驗選取的，這就造成了采樣周期選取的難度。不同于傳統的時間觸發裝置，事件觸發裝置是按需傳送的，即只有當事先設計好的事件觸發條件得到滿足的時候，事件觸發裝置才會釋放采樣值，否則，采樣值就會被丟棄。因此事件觸發裝置不僅能夠從本質上減少網絡的傳輸負擔，還能保證汽車的性能。

汽車信息采集的準確性是提高汽車性能的基礎。傳統的卡爾曼濾波器對于高斯白噪聲有很好的作用，但是對于隨機噪聲的適應性不強。而在無線網絡中除了存在白噪聲外，還存在著隨機噪聲。因此如何設計一種濾波系統，提高數據信息的準確性也是亟待解決的一個問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種云輔助半車主動懸架狀態估計系統及設計方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種云輔助半車主動懸架狀態估計系統，該系統包括：

傳感器采樣單元：包括分布在半車主動懸架前輪懸架和后輪懸架的車載傳感器；

事件觸發單元：包括2個事件觸發器，2個事件觸發器分別對應連接前輪懸架和后輪懸架的車載傳感器；

濾波器單元：所述的濾波器單元設置在云服務器上，濾波器單元包括2個濾波器，2個濾波器分別通過網絡對應連接1個事件觸發器；

該系統中前輪懸架和后輪懸架的車載傳感器分別通過1個事件觸發器連接至濾波器形成2個獨立的狀態估計子系統，2個濾波器分別通過從事件觸發器發送的傳感器的采樣信息對半車主動懸架進行狀態估計。

事件觸發器的觸發條件為：

其中，為第i個子系統的第k次事件觸發時刻，為第i個子系統的第k次事件觸發時刻后的第j次采樣時刻，為第i個子系統的第k次事件觸發時刻后的第j次采樣值，為第i個子系統的第k次事件觸發時刻發送至濾波器的采樣信息，Φ_i為第i個狀態估計子系統中事件觸發器的加權矩陣，δ_i為第i個狀態估計子系統中事件觸發器給定的事件觸發閾值，i＝1，2。

所述的濾波器為分布式H_∞濾波器。

一種云輔助半車主動懸架狀態估計系統的設計方法，該方法包括如下步驟：

(1)構建如上述的云輔助半車主動懸架狀態估計系統；

(2)建立2個狀態估計子系統中半車主動懸架的動力學方程；

(3)確定2個狀態估計子系統中的事件觸發器的觸發條件；

(4)對2個狀態估計子系統建立基于事件觸發的濾波器動力學模型；

(5)根據步驟(2)和步驟(4)的兩個動力學方程設計濾波器參數使得濾波器具有H_∞特性。

步驟(2)中第i個狀態估計子系統中半車主動懸架的動力學方程為：