[發(fā)明專利]用于主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)性能和能耗優(yōu)化的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911421034.7
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN111125837B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高澤鵬;任宏斌;陳思忠;陳勇;趙玉壯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 劉芳

本發(fā)明提供一種用于主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)性能和能耗優(yōu)化的控制方法，具體過程為：確定電機(jī)工作在的三個(gè)區(qū)域，確定電機(jī)工作在區(qū)域Ⅰ、區(qū)域Ⅱ及區(qū)域Ⅲ時(shí)所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)能量平衡方程，并進(jìn)一步確定能量平衡方程中的修正因子；根據(jù)所述能量平衡方程及修正因子，確定電機(jī)工作在各區(qū)域下的電機(jī)輸出控制力的范圍[F_emin,F_emax]；當(dāng)所需的最優(yōu)控制力F_c處于控制力范圍內(nèi)時(shí)，輸出最優(yōu)控制力F_e＝F_c，當(dāng)所需的最優(yōu)控制力F_c大于最大控制力時(shí)，輸出最大控制力F_e＝F_emax，當(dāng)所需最優(yōu)控制力F_c小于最小控制力時(shí)，輸出最小控制力F_e＝F_emin。本發(fā)明可以有效改善主動(dòng)懸架車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和系統(tǒng)能耗的兼容性，從而在符合駕駛員要求的前提下，實(shí)現(xiàn)電機(jī)在其各個(gè)工作區(qū)域內(nèi)工作效率的最大化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出一種用于主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)性能和能耗優(yōu)化的控制方法，尤其針對(duì)主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)特性和系統(tǒng)能耗進(jìn)行綜合優(yōu)化，屬于車輛控制技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

目前，主動(dòng)懸架系統(tǒng)可以利用電機(jī)輸出主動(dòng)控制力的特性，對(duì)車輛的主動(dòng)側(cè)傾和安全控制提供一種有效的保障途徑，同時(shí)可以利用電機(jī)自身的工作特性回收系統(tǒng)的振動(dòng)能量，從而提高能量的利用率。

一方面，主動(dòng)懸架的應(yīng)用可以穩(wěn)定在復(fù)雜道路環(huán)境中行駛車輛的車身姿態(tài)，從而改善車輛的操縱穩(wěn)定性，有效降低車輛側(cè)翻等高風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生，同時(shí)能夠通過降低車身的垂加速度來有效提高車輛在行駛過程中的舒適性，從而在最大范圍內(nèi)改善駕駛員以及乘客的乘坐體驗(yàn)。但主動(dòng)控制過程依賴于主動(dòng)控制力的輸出，其伴隨著能量的傳遞與消耗，隨之而產(chǎn)生的則是主動(dòng)懸架系統(tǒng)的高能耗問題，這也是在其應(yīng)用過程中亟需解決的問題。

另一方面，主動(dòng)懸架系統(tǒng)可以利用電機(jī)的特性來回收系統(tǒng)振動(dòng)能量，從而有效降低系統(tǒng)的能耗，但是在這種以降低能耗為主導(dǎo)的工作模式下，主動(dòng)懸架對(duì)于車輛舒適性和操縱穩(wěn)定性的改善率將大幅下降，從而失去它本身特有的優(yōu)勢(shì)。

目前針對(duì)主動(dòng)懸架的研究，一方面集中于進(jìn)行主動(dòng)懸架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，目的為在能量回收過程中提高其系統(tǒng)的回收效率，而另一方面，則聚焦于主動(dòng)懸架的控制策略設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)在全局范圍內(nèi)對(duì)系統(tǒng)性能目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化控制。常規(guī)主動(dòng)懸架系統(tǒng)控制策略，往往側(cè)重于對(duì)兩方面性能中某一方面性能的提高，因此這兩方面性能的兼容則成為研究的關(guān)鍵性問題。

現(xiàn)有控制策略總是存在側(cè)重點(diǎn)的不同，無法同時(shí)兼顧。對(duì)于不同控制策略作用下系統(tǒng)綜合性能的評(píng)估，受制于系統(tǒng)非單一目標(biāo)性能變量所帶來的衡量指標(biāo)不統(tǒng)一的問題，這也使“如何正確合理衡量在多目標(biāo)控制條件下對(duì)懸架控制策略進(jìn)行評(píng)價(jià)”成為研究過程中的難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)性能和能耗優(yōu)化的控制方法，該控制方法以主動(dòng)懸架系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能和能耗改善的綜合優(yōu)化為目標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)主動(dòng)懸架系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)控制。

一種用于主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)性能和能耗優(yōu)化的控制方法，具體過程為：

電機(jī)以電動(dòng)機(jī)的形式工作，電機(jī)控制力與懸架速度方向相同，電機(jī)做正功消耗能量，輸出主動(dòng)控制力時(shí)，定義此時(shí)電機(jī)工作在區(qū)域Ⅰ；

電機(jī)以電動(dòng)機(jī)的形式工作，電機(jī)控制力與懸架速度方向相反，電機(jī)消耗所吸收的振動(dòng)能量和電源電能，輸出主動(dòng)控制力，定義此時(shí)電機(jī)工作在區(qū)域Ⅱ；

電機(jī)以發(fā)電機(jī)的形式工作，電機(jī)控制力與懸架速度方向相反，電機(jī)回收振動(dòng)能量并將其轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在電池中，同時(shí)被動(dòng)輸出控制力，定義此時(shí)電機(jī)工作在區(qū)域Ⅲ；

確定電機(jī)工作在區(qū)域Ⅰ、區(qū)域Ⅱ及區(qū)域Ⅲ時(shí)所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)能量平衡方程，并進(jìn)一步確定能量平衡方程中的修正因子；