[发明专利]汽车半主动悬架系统实时最佳阻尼控制算法

说明书

 技术领域

本发明涉及汽车半主动系统，特别是汽车半主动悬架系统阻尼控制算法。

背景技术

汽车在实际行驶过程中，车速和行驶路况是不断变化的。随着汽车工业的快速发展和汽车行驶速度的不断提高，人们对汽车行驶安全性和乘坐舒适性提出了更高的要求。汽车半主动悬架系统阻尼的控制方法对悬架的性能具有至关重要的作用，它直接影响汽车的操纵稳定性、乘坐舒适性和行驶安全性。对于汽车半主动悬架系统而言，必然要求其阻尼随车速和汽车当前行驶路况连续可调，在保证汽车安全行驶的前提下，使乘坐舒适性达到最佳。目前，国、内外很多学者已对半主动悬架阻尼的控制方法进行了大量研究，应用较多的是基于速度的控制方法和基于路面谱输入及车身加速度的控制方法。其中较成功且应用最多的控制方法是基于速度控制的天棚控制方法及其改进的控制方法，采用这两种控制方法的半主动悬架系统较之于被动悬架具有较好的减振性能，但是它们都不能保证对操纵稳定性进行改善，并未解决好悬架系统乘坐舒适性和操纵稳定性这一矛盾。国内、外车辆工程专家已对半主动悬架阻尼比进行了大量研究，曾单独以车身振动加速度或车轮动载建立目标函数，对悬架系统阻尼匹配进行了研究，但是由于悬架阻尼比决定车辆的乘坐舒适性和行驶安全性，且两者是相互矛盾和相互影响的。据所查阅资料可知，目前国内、外尚未能建立在不同行驶工况下安全性和舒适性相统一的实时最佳阻尼比数学模型，半主动悬架设计只能根据被动悬架阻尼比的可行性设计区(0.2～0.5)内，按照车辆类型和行驶路况，凭经验选择有限个(2或3个)阻尼比值，对可控减振器节流阀参数进行设计，在不同行驶工况下很难使车辆达到最佳减振效果。为了更好地改善半主动悬架系统的性能，解决悬架系统乘坐舒适性和操纵稳定性之间的矛盾，必须开发实时最佳阻尼匹配半主动悬架系统阻尼的控制算法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种实时最佳阻尼匹配半主动悬架系统阻尼的控制算法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种实时最佳阻尼匹配半主动悬架系统阻尼的控制方法，其技术方案如下：

(1) 确定车辆当前行驶路况的功率谱密度                                                ：利用加速度传感器测得车身垂直振动加速度，车速传感器测得车辆行驶速度和阻尼控制量(电压或者步进电机转角等)求得悬架系统当前阻尼比，再根据车辆单轮簧上质量、单轮簧下质量、悬架弹簧刚度、轮胎刚度和车身固有频率，确定车辆当前行驶路面功率谱，其中，，，为参考空间频率，；

(2) 计算当前行驶路况下悬架系统所需要的动限位行程：根据行驶车速和路面功率谱密度，利用悬架动挠度概率分布与标准差的关系，确定此时悬架系统所需要的动限位行程；

(3) 确定当前车速和路况下的悬架系统实时最佳阻尼比：根据车辆悬架单轮簧上质量、簧下质量、悬架弹簧刚度、轮胎刚度、车身固有频率、路面功率谱密度、车速和悬架动限位行程，确定当前车速和路况下悬架系统实时最佳阻尼比，且当时，取；当时，取；

(4) 确定簧上质量和簧下质量的相对运动速度：利用车身振动加速度传感器测得的车身垂直振动加速度，求得车身垂直运动速度；利用车轮振动加速度传感器测得的车轮垂直振动加速度，求得车轮垂直运动速度；根据车身垂直运动速度和车轮垂直运动速度，计算簧上质量和簧下质量的相对运动速度；

(5) 确定当前车速和路况下的减振器最佳阻尼系数：根据所确定的悬架系统实时最佳阻尼比、悬架系统单轮簧上质量、悬架刚度、减振器安装杠杆比和减振器安装角，确定当前车速和路况下的减振器最佳阻尼系数，其中，为平安比，且；

(6) 确定当前车速和路况下的最佳阻尼力：根据步骤(4)确定的相对运动速度及步骤(5)确定的减振器最佳阻尼系数，确定当前车速和路况下的最佳阻尼力，并通过控制系统控制调节可控减振器达到所要求的阻尼力。

本发明比现有技术具有的优点：

本发明提供的汽车半主动悬架系统最佳阻尼的控制算法，是以半主动悬架系统最佳阻尼匹配作为控制目标，通过控制可控减振器最佳阻尼，使悬架系统达到最佳阻尼匹配。该控制算法简单易实施，且利用该控制算法可明显改善悬架的性能，很好地解决悬架系统乘坐舒适性和汽车行驶安全性之间的矛盾。

附图说明

为了更好地理解本发明下面结合附图作进一步说明。

图1是实时汽车主动悬架系统最佳阻尼的控制算法原理图。