[發(fā)明專(zhuān)利]一種車(chē)輛混合懸架作動(dòng)器的多模式協(xié)調(diào)切換控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910241298.8
• 申請(qǐng)日: 2019-03-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109795278B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寇發(fā)榮;景強(qiáng)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B60G17/015
• 分類(lèi)號(hào): B60G17/015;B60G17/019;B60G17/08
• 代理公司: 西安啟誠(chéng)專(zhuān)利知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61240
• 代理人: 李艷春

1.一種車(chē)輛混合懸架作動(dòng)器的多模式協(xié)調(diào)切換控制方法，所述車(chē)輛混合懸架作動(dòng)器包括作動(dòng)器本體和控制單元，所述作動(dòng)器本體包括雙出桿式磁流變減振器、設(shè)置在雙出桿式磁流變減振器上部的上直線電機(jī)單元和設(shè)置在雙出桿式磁流變減振器內(nèi)下部的下直線電機(jī)單元；

所述雙出桿式磁流變減振器包括工作缸(14)和設(shè)置在工作缸(14)內(nèi)且向上伸出工作缸(14)頂部外的活塞桿(18)，所述活塞桿(18)伸出工作缸(14)頂部外的一段為上直線電機(jī)單元的電機(jī)軸，所述活塞桿(18)的下部一段為下直線電機(jī)單元的電機(jī)軸，所述工作缸(14)內(nèi)上部且位于上直線電機(jī)單元的下部設(shè)置有用于對(duì)活塞桿(18)的上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向的導(dǎo)向座(7)，所述工作缸(14)內(nèi)緊貼導(dǎo)向座(7)的下部設(shè)置有上密封件(9-1)，所述工作缸(14)內(nèi)下部且位于下直線電機(jī)單元的上部設(shè)置有隔磁板(12)，所述工作缸(14)內(nèi)緊貼隔磁板(12)的上部設(shè)置有下密封件(9-2)，所述工作缸(14)內(nèi)位于上密封件(9-1)和下密封件(9-2)之間的空間內(nèi)設(shè)置有磁流變液(10)，所述活塞桿(18)的中部連接有活塞(11)，所述活塞(11)與工作缸(14)的內(nèi)壁之間設(shè)置有供磁流變液(10)通過(guò)的磁流變液通道(16)，所述活塞(11)上纏繞有線圈(17)；

所述上直線電機(jī)單元包括上直線電機(jī)外殼(28)、上直線電機(jī)次級(jí)永磁體組件和設(shè)置在所述上直線電機(jī)次級(jí)永磁體組件外部的上直線電機(jī)初級(jí)繞組組件，所述上直線電機(jī)外殼(28)設(shè)置在導(dǎo)向座(7)的上部，所述活塞桿(18)向上伸出上直線電機(jī)外殼(28)頂部外，所述上直線電機(jī)次級(jí)永磁體組件包括均勻排列在上直線電機(jī)單元的電機(jī)軸外部且位于上直線電機(jī)外殼(28)內(nèi)的多個(gè)上直線電機(jī)次級(jí)永磁體(3-1)和設(shè)置在多個(gè)上直線電機(jī)次級(jí)永磁體(3-1)外部的上直線電機(jī)次級(jí)保護(hù)層(2-1)，多個(gè)上直線電機(jī)次級(jí)永磁體(3-1)的N極、S極間隔排列；所述上直線電機(jī)初級(jí)繞組組件包括設(shè)置在上直線電機(jī)外殼(28)內(nèi)的上直線電機(jī)初級(jí)鐵心(4-1)和設(shè)置在上直線電機(jī)初級(jí)鐵心(4-1)內(nèi)部且位于上直線電機(jī)次級(jí)保護(hù)層(2-1)外部的上直線電機(jī)初級(jí)繞組(5-1)，所述上直線電機(jī)初級(jí)鐵心(4-1)固定在導(dǎo)向座(7)的上端；

所述下直線電機(jī)單元包括下直線電機(jī)固定座(15)、下直線電機(jī)次級(jí)永磁體組件和設(shè)置在所述下直線電機(jī)次級(jí)永磁體組件外部的下直線電機(jī)初級(jí)繞組組件，所述下直線電機(jī)固定座(15)設(shè)置在工作缸(14)內(nèi)底部，所述下直線電機(jī)次級(jí)永磁體組件包括均勻排列在下直線電機(jī)單元的電機(jī)軸外部的多個(gè)下直線電機(jī)次級(jí)永磁體(3-2)和設(shè)置在多個(gè)下直線電機(jī)次級(jí)永磁體(3-2)外部的下直線電機(jī)次級(jí)保護(hù)層(2-2)，多個(gè)下直線電機(jī)次級(jí)永磁體(3-2)的N極、S極間隔排列；所述下直線電機(jī)初級(jí)繞組組件包括下直線電機(jī)初級(jí)鐵心(4-2)和設(shè)置在下直線電機(jī)初級(jí)鐵心(4-2)內(nèi)部且位于下直線電機(jī)次級(jí)保護(hù)層(2-2)外部的下直線電機(jī)初級(jí)繞組(5-2)，所述下直線電機(jī)初級(jí)鐵心(4-2)固定在下直線電機(jī)固定座(15)內(nèi)；

所述活塞桿(18)的頂部連接用于與汽車(chē)簧載質(zhì)量連接的上吊耳(1)，所述工作缸(14)的底部連接用于與汽車(chē)非簧載質(zhì)量連接的下吊耳(13)；

所述控制單元包括作動(dòng)器控制器(6)和儲(chǔ)能電路，所述作動(dòng)器控制器(6)的輸入端接有用于對(duì)非簧載質(zhì)量速度進(jìn)行檢測(cè)的非簧載質(zhì)量速度傳感器(19)和用于對(duì)簧載質(zhì)量速度進(jìn)行檢測(cè)的簧載質(zhì)量速度傳感器(20)，所述作動(dòng)器控制器(6)的輸出端接有用于為上直線電機(jī)初級(jí)繞組(5-1)提供可調(diào)電流的第一可控恒流源電路(21)、用于為下直線電機(jī)初級(jí)繞組(5-2)提供可調(diào)電流的第二可控恒流源電路(22)和用于為線圈(17)提供可調(diào)電流的第三可控恒流源電路(23)，所述上直線電機(jī)初級(jí)繞組(5-1)與第一可控恒流源電路(21)連接，所述下直線電機(jī)初級(jí)繞組(5-2)與第二可控恒流源電路(22)連接，所述線圈(17)與第三可控恒流源電路(23)連接；所述儲(chǔ)能電路包括上直線電機(jī)儲(chǔ)能電路和下直線電機(jī)儲(chǔ)能電路，所述上直線電機(jī)儲(chǔ)能電路包括依次連接的上整流電路(24-1)和上蓄電池充電電路(24-2)，所述下直線電機(jī)儲(chǔ)能電路包括依次連接的下整流電路(25-1)、滑動(dòng)電阻(25-2)和下蓄電池充電電路(25-3)，車(chē)載蓄電池(26)與上蓄電池充電電路(24-2)的輸出端和下蓄電池充電電路(25-3)的輸出端均連接,所述第一可控恒流源電路(21)、第二可控恒流源電路(22)和第三可控恒流源電路(23)均與車(chē)載蓄電池(26)的輸出端連接，所述上直線電機(jī)初級(jí)繞組(5-1)與上整流電路(24-1)連接，所述下直線電機(jī)初級(jí)繞組(5-2)與下整流電路(25-1)連接；所述作動(dòng)器控制器(6)的輸出端還接有滑動(dòng)電阻調(diào)節(jié)模塊(27)，所述滑動(dòng)電阻(25-2)與滑動(dòng)電阻調(diào)節(jié)模塊(27)的輸出端連接；其特征在于，所述車(chē)輛混合懸架作動(dòng)器的多模式協(xié)調(diào)切換控制方法包括以下步驟：

步驟一、數(shù)據(jù)采集與同步傳輸：簧載質(zhì)量速度傳感器(20)對(duì)簧載質(zhì)量速度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，非簧載質(zhì)量速度傳感器(19)對(duì)非簧載質(zhì)量速度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；作動(dòng)器控制器(6)對(duì)簧載質(zhì)量速度傳感器(20)檢測(cè)到的簧載質(zhì)量速度信號(hào)和非簧載質(zhì)量速度傳感器(19)檢測(cè)到的非簧載質(zhì)量速度信號(hào)進(jìn)行周期性采樣；

步驟二、計(jì)算車(chē)輛懸架LQG控制下的理想阻尼力：所述作動(dòng)器控制器(6)根據(jù)公式計(jì)算得到第i次采樣得到的簧載質(zhì)量速度v_s,i和非簧載質(zhì)量速度v_u,i對(duì)應(yīng)的車(chē)輛懸架LQG控制下的理想阻尼力F_a,i，其中，為v_s,i的微分，q₁為車(chē)輛懸架LQG控制的加速度系數(shù)且q₁的取值為1～10¹⁰，q₂為車(chē)輛懸架LQG控制的速度系數(shù)且q₂的取值為1～10¹⁰，q₃為車(chē)輛懸架LQG控制的位移系數(shù)且q₃的取值為1～10¹⁰，t_i為第i次采樣的時(shí)間，i的取值為非0自然數(shù)；

步驟三、計(jì)算車(chē)輛加權(quán)加速度均方根值：所述作動(dòng)器控制器(6)根據(jù)公式計(jì)算得到車(chē)輛加權(quán)加速度均方根值a_w，并根據(jù)人體主觀舒適性定義車(chē)輛加權(quán)加速度均方根值均方根值兩級(jí)閾值分別為a_w1′和a_w2′，將人體主觀舒適性根據(jù)車(chē)輛加權(quán)加速度均方根值均方根值兩級(jí)閾值定義a_w＜a_w1′為舒適區(qū)，a_w1′≤a_w≤a_w2′為稍不舒適區(qū)，a_w＞a_w2′為很不舒適區(qū)；其中，a_w(t)為加權(quán)加速度時(shí)間歷程，通過(guò)對(duì)記錄的加速度時(shí)間歷程a(t)采用頻率加權(quán)函數(shù)w(f)的濾波網(wǎng)絡(luò)得到a_w(t)，頻率加權(quán)函數(shù)w(f)的表達(dá)式為f為頻率,t為時(shí)刻，T為振動(dòng)分析時(shí)間；

步驟四、饋能模式、半主動(dòng)控制模式和主動(dòng)控制模式的協(xié)調(diào)切換控制：所述作動(dòng)器控制器(6)根據(jù)判斷不等式F_a,i(v_s,i-v_u,i)＞0是否成立判斷是否滿足理想控制力與懸架相對(duì)速度之積為正方向，當(dāng)F_a,i(v_s,i-v_u,i)＞0成立時(shí)，判斷為理想控制力與懸架相對(duì)速度之積為正方向，此時(shí)，再對(duì)車(chē)輛加權(quán)加速度均方根值a_w處在a_w＜a_w1′、a_w1′≤a_w≤a_w2′和a_w＞a_w2′的區(qū)域進(jìn)行判斷，當(dāng)a_w處在a_w＜a_w1′的舒適區(qū)時(shí)，選擇此狀態(tài)混合懸架處于饋能模式；當(dāng)a_w處在a_w1′≤a_w≤a_w2′的稍不舒適區(qū)時(shí)，選擇此狀態(tài)混合懸架處于半主動(dòng)控制模式；當(dāng)a_w處在a_w＞a_w2′的很不舒適區(qū)時(shí)，選擇此狀態(tài)混合懸架處于主動(dòng)控制模式；當(dāng)F_a,i(v_s,i-v_u,i)＞0不成立時(shí)，選擇此狀態(tài)混合懸架處于饋能模式；

混合懸架處于饋能模式時(shí)，所述上直線電機(jī)單元和下直線電機(jī)單元均饋能，所述第三可控恒流源電路(23)不為所述雙出桿式磁流變減振器的線圈(17)供電；

混合懸架處于半主動(dòng)控制模式時(shí)，所述上直線電機(jī)單元和下直線電機(jī)單元均饋能，同時(shí)，所述上直線電機(jī)單元和下直線電機(jī)單元產(chǎn)生與理想控制力同向的電磁阻尼力，加入電磁阻尼力進(jìn)行理想控制力的補(bǔ)償調(diào)節(jié)；

混合懸架處于主動(dòng)控制模式時(shí)，所述第三可控恒流源電路(23)不為所述雙出桿式磁流變減振器的線圈(17)供電，所述作動(dòng)器控制器(6)控制第一可控恒流源電路(21)為上直線電機(jī)初級(jí)繞組(5-1)中通入電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)與上直線電機(jī)次級(jí)永磁體(3-1)互相感應(yīng)，產(chǎn)生徑向的電磁推力，帶動(dòng)活塞桿(18)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生主動(dòng)力進(jìn)行減振；同時(shí)，所述作動(dòng)器控制器(6)通過(guò)滑動(dòng)電阻調(diào)節(jié)模塊(27)調(diào)節(jié)滑動(dòng)電阻(25-2)的阻值為最大阻值R_max，所述下直線電機(jī)單元產(chǎn)生與理想控制力方向相反的最小反向電磁阻尼力F_g2min，降低主動(dòng)控制能耗；而且，所述下直線電機(jī)單元工作在饋能狀態(tài)，上吊耳(1)上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，帶動(dòng)活塞桿(18)上下運(yùn)動(dòng)，下直線電機(jī)次級(jí)永磁體(3-2)切割下直線電機(jī)初級(jí)繞組(5-2)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)下整流電路(25-1)、滑動(dòng)電阻(25-2)和下蓄電池充電電路(25-3)向車(chē)載蓄電池(26)充電。