[發(fā)明專利]用于電控空氣懸架系統(tǒng)高度傳感器數(shù)據(jù)濾波方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210126434.0
• 申請(qǐng)日: 2022-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN114312201B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳光強(qiáng);李維鈞;龍一鳴;譚小強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): B60G17/018
• 分類號(hào): B60G17/018
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 劉瑩

本發(fā)明公開一種用于電控空氣懸架系統(tǒng)高度傳感器數(shù)據(jù)濾波方法，構(gòu)建空氣彈簧模型和車身垂向動(dòng)力學(xué)模型，針對(duì)不同空氣彈簧狀態(tài)、車身垂向動(dòng)力學(xué)情況以及電磁閥控制信號(hào)，預(yù)測(cè)使用了電控空氣懸架系統(tǒng)的車輛的車身高度；并使用傳感器歷史數(shù)據(jù)對(duì)傳感器測(cè)量誤差進(jìn)行建模，基于擴(kuò)展卡爾曼濾波方法，對(duì)車身高度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效濾波。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是基于擴(kuò)展卡爾曼濾波方法對(duì)于傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，有效地抑制了傳感器讀數(shù)波動(dòng)，對(duì)于電控空氣懸架系統(tǒng)的高度控制過程的穩(wěn)定性具有十分有益的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電控空氣懸架領(lǐng)域，特別涉及一種用于電控空氣懸架系統(tǒng)高度傳感器數(shù)據(jù)濾波方法。

背景技術(shù)

電控空氣懸架系統(tǒng)ECAS(Electronic-Controlled?Air?Suspension)具有車身高度可調(diào)節(jié)，提高車輛舒適性等優(yōu)點(diǎn)，近年來廣泛受到關(guān)注；特別是在商用車領(lǐng)域，由于空氣懸架的設(shè)計(jì)超載系數(shù)小，有效預(yù)防超載，因此逐漸受到相關(guān)部門的重視而發(fā)展迅速。在ECAS的控制系統(tǒng)中，穩(wěn)定而可靠的高度信號(hào)的獲取是至關(guān)重要的一環(huán)，直接影響到車身高度的控制性能。然而，由于傳感器自身所存在的信號(hào)波動(dòng)，使得高度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)總是存在著測(cè)量誤差，嚴(yán)重影響車身高度控制的穩(wěn)定性。低通濾波是解決這一問題的常用方法，然而由于存在數(shù)據(jù)延遲原因，容易帶來控制過程的滯后導(dǎo)致控制效果不佳，因此，急需一種新型高度傳感器數(shù)據(jù)濾波方法，將該方法應(yīng)用于ECAS高度傳感器數(shù)據(jù)處理中，要求該濾波方法可以抑制高度傳感器數(shù)據(jù)中的高頻誤差并將穩(wěn)定可靠的車身高度信息提供給控制系統(tǒng)。

現(xiàn)有的高度傳感器數(shù)據(jù)的濾波方法多是采用低通濾波的方法。這種方法的濾波效果和濾波延遲的大小成正比，較大的濾波延遲會(huì)給車身高度的精確控制帶來了很大的局限性，保證濾波延遲可以接受時(shí)，往往有會(huì)出現(xiàn)濾波效果不佳的情況，這使得應(yīng)用了電控空氣懸架系統(tǒng)的車輛的車身高度控制與期望表現(xiàn)存在較大偏差。這是本申請(qǐng)需要著重改善的地方。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種用于電控空氣懸架系統(tǒng)高度傳感器數(shù)據(jù)濾波方法，擴(kuò)展卡爾曼濾波方法通過構(gòu)建電控空氣懸架系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)車身高度的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，理論上該方法不存在延遲問題。同時(shí)，通過對(duì)模型建模誤差的估計(jì)和傳感器測(cè)量誤差的建模，充分的兼顧到測(cè)量數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的不確定性，從而實(shí)現(xiàn)更好的濾波效果。

為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于電控空氣懸架系統(tǒng)高度傳感器數(shù)據(jù)濾波方法，構(gòu)建空氣彈簧模型和車身垂向動(dòng)力學(xué)模型，針對(duì)不同空氣彈簧狀態(tài)、車身垂向動(dòng)力學(xué)情況以及電磁閥控制信號(hào)，預(yù)測(cè)使用了電控空氣懸架系統(tǒng)的車輛的車身高度；并使用傳感器歷史數(shù)據(jù)對(duì)傳感器測(cè)量誤差進(jìn)行建模，基于擴(kuò)展卡爾曼濾波方法，對(duì)車身高度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效濾波；包括如下步驟：

S1：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；

S11：數(shù)據(jù)源自實(shí)車數(shù)據(jù)采集，采集內(nèi)容為高度傳感器測(cè)量值以及電磁閥的控制信號(hào)；

S12：數(shù)據(jù)驗(yàn)證為實(shí)車高度調(diào)節(jié)過程中的采集數(shù)據(jù)驗(yàn)證；

S2：根據(jù)電控空氣懸架系統(tǒng)模型對(duì)車身高度數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)；

所述電控空氣懸架系統(tǒng)模型包括空氣彈簧模型和車身垂向動(dòng)力學(xué)模型；

構(gòu)建電控空氣懸架系統(tǒng)模型，其將電磁閥控制信號(hào)作為輸入預(yù)測(cè)車身高度變化，對(duì)非線性系統(tǒng)狀態(tài)空間進(jìn)行了線性化處理，從而輸出系統(tǒng)狀態(tài)的預(yù)測(cè)值和濾波誤差協(xié)方差的更新值；

所述空氣彈簧模型，其構(gòu)建如下：

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，建立電磁閥開啟時(shí)空氣彈簧模型：

??（1）；

其中：T_n為空氣彈簧內(nèi)的溫度；dm_n/dt為流入流出空氣彈簧的氣體質(zhì)量流量；V_n為空氣彈簧的容積；P_n為空氣彈簧內(nèi)絕對(duì)氣壓；R為氣體常數(shù)；為絕熱指數(shù)；