[發明專利]一種基于阻尼力閉環控制的半主動懸架天棚阻尼控制方法

有效

• 申請號: 202010724841.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111959218B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 王小龍;劉鵬;黃晉英;李文奇;陽保江
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B60G17/019
• 分類號: B60G17/019;B60G17/015
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

本發明涉及車輛懸架振動控制技術領域，具體涉及一種基于阻尼力閉環控制的半主動懸架天棚阻尼控制方法。該方法通過阻尼力監測系統實時監測半主動執行器阻尼力的狀態；通過簧上質量加速度傳感器測量車身垂向加速度，并通過積分或狀態觀測器/濾波器重構車身振動速度；通過改進天棚阻尼控制器根據車身振動速度得到期望阻尼力；通過半主動執行器力閉環控制器根據期望阻尼力與實際阻尼力的誤差和映射關系得到光滑的控制電流/電壓。相比傳統的天棚阻尼控制方法，本發明不需要安裝簧下質量加速度或不需要通過狀態觀測器/濾波器間接得到簧下質量振動速度和簧上質量與簧下質量間的相對速度，只需要車身振動速度一個信息就可以得到天棚阻尼控制器的輸出。

技術領域

本發明涉及車輛懸架振動控制技術領域，具體涉及一種基于阻尼力閉環控制的半主動懸架天棚阻尼控制方法。

背景技術

車輛懸架的結構按控制力可分為被動懸架、主動懸架和半主動懸架三類。被動懸架主要又彈性組件和被動減振器組成，車輛舒適性和操縱穩定性只在特定的路面狀況和運行狀態下具有較好的減振效果；主動懸架通過輸入外部能量使控制機構給懸架系統施加一定的控制力進行振動抑制，存在硬件昂貴，傳感器數量多，結構復雜和消耗能量多的缺點；與主動懸架相比，半主動懸架的控制效果較接近主動懸架，但造價較低，耗能少，結構簡單可靠，易于實現，因此具有更廣闊的應用前景。

現有技術中存在的主要問題和不足包括：

天棚阻尼控制是一種對簧上質量絕對速度的反饋控制，其假想將執行器設置在簧上質量和慣性坐標(“天棚”)之間，來獲得理想的阻尼力來抑制簧上質量的振動。由于控制器結構相對簡單和需要的狀態信息較少等優點在車輛半主動懸架控制領域得到了廣泛的研究和應用，但經典的天棚阻尼控制需要簧上質量和簧下質量之間的相對速度信息來切換控制模式，因此通常需要安裝簧下質量加速度傳感器或通過狀態觀測器/濾波器來間接得到相對速度。

經典的天棚阻尼控制需要簧上質量和簧下質量之間的相對速度信息是由于認為半主動執行器只能耗散能量，即只有當相對速度和簧上質量振動速度同向時才能輸出阻尼力。然而，分別對簧上質量加速度和簧下質量加速度進行積分間接得到的相對速度由于傳感器本身的噪聲、漂移和趨勢項等因素會存在一定的誤差，當真實的相對速度和重構的相對速度存在相位誤差時就會使得經典的天棚阻尼控制策略在執行器誤操作，從而會影響控制系統的性能。

采用狀態觀測器/濾波器重構的簧上質量加速度和簧下質量的相對速度，重構誤差會受到傳感器噪聲和狀態觀測器/濾波器系統未建模動態的影響，因此也會存在真實的相對速度和重構的相對速度相位失配的問題。

因此，探索一種不依賴于簧上質量加速度和簧下質量相對速度的半主動控制策略，對于改善振動控制系統的控制性能和可靠性具有重要的理論意義和工程應用價值。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題和不足，本發明提供了一種基于阻尼力閉環控制的半主動懸架天棚阻尼控制方法，該方法通過阻尼力監測系統實時監測半主動執行器阻尼力的狀態；通過簧上質量加速度傳感器測量車身垂向加速度，并通過積分或狀態觀測器/濾波器重構車身振動速度；通過改進天棚阻尼控制器根據車身振動速度得到期望阻尼力；通過半主動執行器力閉環控制器根據期望阻尼力與實際阻尼力的誤差和映射關系得到光滑的控制電流/電壓。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

一種基于阻尼力閉環控制的半主動懸架天棚阻尼控制方法，包括阻尼力/力矩監測系統、簧上質量加速度傳感器、改進天棚阻尼控制器、半主動執行器、執行器力閉環控制器；

所述阻尼力/力矩監測系統用于實時監測半主動執行器當前時刻的實際阻尼力并反饋至執行器力閉環控制器；所述簧上質量加速度傳感器用于測量車身垂向加速度，并通過積分或狀態觀測器/濾波器重構車身振動速度；所述改進天棚阻尼控制器用于根據車身振動速度得到期望阻尼力；所述執行器力閉環控制器用于根據期望阻尼力與實際阻尼力的誤差和映射關系得到光滑的控制電流/電壓，并經由所述電流驅動器控制半主動執行器的阻尼力/力矩。