[发明专利]一种电子控制空气悬架三档可调减振器阻尼值的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车减振控制技术领域，特别涉及一种汽车三档阻尼可调半主动空气悬架的控制方法。

背景技术

随着人们对车辆乘坐舒适性要求的提高和悬架技术的发展，空气悬架在车辆上的应用日益广泛，并且伴随着电子系统应用的推广和车辆控制技术的发展，电子控制逐渐取代了传统的机械控制，可以预见，电子控制空气悬架系统在汽车上的应用将越来越普及，而其控制方法的研究将成为关键。

阻尼可调的电子控制空气悬架是一种半主动悬架，多年来，各国学者对阻尼可调半主动悬架的控制方法做了大量的研究，如反馈控制、最优控制、预测控制、决策控制、模糊控制、神经网络控制等等，但是，许多先进的控制方法由于其鲁棒性、应用的成本及可靠性等方面还处在理论研究和试验阶段，并未出现可实施的具体方案。在实际车辆上得到运用的是天棚阻尼控制，天棚阻尼控制是一种对簧载质量绝对速度的反馈控制，只要合理选择天棚阻尼控制参数就能够很好的抑制车身的垂向振动，提高平顺性能，但是这种平顺性能的提高是以操纵稳定性降低为代价的，在某些工况下是不可以接受的。

近年来国内相关的专利申请有：1、专利号为ZL200410040117.9，名称为“一种基于小波分解的汽车半主动悬架阻尼控制方法”，该专利通过在线提取汽车行驶中车身的振动信号，运用小波变换的方法将振动信号分解为若干频段，通过能量统计的方法确定当前振动信号主要分布在哪几个频段，根据阻尼系数与车轴、车身振动响应曲线调节阻尼系数，提高汽车平顺性和操纵稳定性。2、专利申请号为200510030563.6，名称为“车速路面感应型汽车半主动悬架天棚阻尼控制算法”公开了根据计算的天棚阻尼控制系数和测量的簧载质量的垂向速度、簧载与非簧载质量间的相对速度值，实施天棚阻尼控制算法，得到所需的减振器阻尼力。3、专利申请号为200610054068.3，名称为“汽车磁流变半主动悬架分姿态协调仿人智能控制方法”公开了通过对天棚阻尼控制和比例微分控制的综合，形成一种多模态多控制器的仿人智能控制，弥补了天棚阻尼控制算法本身的缺点，兼顾考虑了车辆的平顺性与操纵稳定性，实现车辆的实时控制。

上述三种专利的缺陷是：虽然能针对阻尼的实时可调，很好地提高车辆的性能，但是要求减振器的阻尼变化快，一般在20Hz以上，导致减振器的实际生产困难，可靠性差。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种电子控制空气悬架三档可调减振器阻尼值的控制方法，采用生产工艺要求低、结构简单且可靠性高的有级可调减振器阻尼值的控制方法，提高车辆性能。

本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤：

1)建立半车非线性系统动力学模型及路面模型：模型中的空气弹簧在数学模型中用弹簧力表示，空气弹簧的有效面积和弹簧体积随弹簧高度的变化用最小二乘法拟合出多项式；

2)根据客车平顺性试验标准，做实车平顺性试验，在相同工况下，比较试验结果与仿真结果，验证数学模型的可靠性；

3)选后桥上方悬挂质量加速度的均方根值最小为目标，前、后悬架阻尼值为设计变量，前后悬架动挠度、动载荷为约束条件；

4)分别编写遗传算法主调用程序、目标函数程序、非线性约束条件程序；

5)结合步骤3)与步骤4)考察不同路面等级、不同簧载质量、不同车速下对阻尼值优化的影响，确定在满足目标函数及约束条件下，哪几个因素对阻尼值优化影响较大，分析结果表明簧载质量及车速的变化对阻尼值优化影响较大；

6)根据步骤5)及实车运行工况，建立三档阻尼值的优化策略，把簧载质量分为三段，空载至半载、半载至3/4满载、3/4满载至满载，在每段簧载质量的变化过程中，同时考虑质量与车速两个影响因素，重新编写遗传算法优化程序，使优化出的每档阻尼值为每个质量分段中不同簧载质量和不同车速下加速度均方根值之和最小；

7)把步骤6)确定的前后悬架三档阻尼值存入悬架控制系统ECU的ROM中，当车辆处在静止或低于某一车速时，根据测量空气弹簧气体压力的压力传感器信号，ECU判断出车辆此时的簧载工况，控制执行机构作出响应，从而选择相应的阻尼值。

本发明的有益效果是：

1)本控制方法容易实现、控制系统成本低、稳定性高：对于一般电子控制空气悬架系统都具有测量空气弹簧气体压力的压力传感器，控制过程中只需要提取压力传感器信号来判断车辆的装载情况，不需要测量车身加速度信号、不需要预测路面，而且控制算法简单，使得本控制方法容易实现、降低了控制系统成本、提高控制系统的稳定性。