[发明专利]三级阻尼可调的主动馈能悬架分层控制器及其构造方法

权利要求书

1.三级阻尼可调的主动馈能悬架分层控制器，其特征在于：包括整车主动悬架系统和由规划级控制器、协调级控制器、执行级控制器组成的三级分层控制器，所述协调级控制器包括协调控制器和由阻尼切换调节器、悬架解耦控制器和能量管理控制器组成的三个控制子系统，所述执行级控制器包括直线电机和三级可调阻尼器；

所述整车主动悬架系统与规划级控制器的输入端相连接，将车辆行驶信息以及执行级控制器中直线电机和三级可调阻尼器的反馈信息通过传感器传送至作为上层控制器的规划级控制器；

作为上层控制器的规划级控制器的输入端与整车主动悬架系统相连接，输出端与协调级控制器中协调控制器的输入端相连接，规划级控制器根据路面及车辆各种传感器信息，对车辆运动姿态进行判断，并结合整车主动悬架系统协调控制逻辑，对阻尼切换调节器、悬架解耦控制器和能量管理控制器进行整体协调和决策规划；

作为第二层控制器的协调级控制器中的协调控制器的输入端与规划级控制器的输出端相连接，协调控制器的输出端分别与阻尼切换调节器、悬架解耦控制器、能量管理控制器的输入端相连接，悬架解耦控制器、能量管理控制器的输出端都连接至直线电机，阻尼切换调节器的输出端连接至三级可调阻尼器，协调级控制器接受规划级控制器的指令，并参考执行级控制器的反馈信息特征，从全系统的整体目标考虑，对阻尼切换调节器、悬架解耦控制器和能量管理控制器进行整体协调分析和控制决策；

作为底层控制器的执行级控制器用于执行阻尼切换调节器、悬架解耦控制器和能量管理控制器的控制任务，其中，直线电机的输入端分别与悬架解耦控制器和能量管理控制器的输出端相连，执行悬架解耦控制器和能量管理控制器的控制任务，三级可调阻尼器的输入端与阻尼切换调节器的输出端相连，执行阻尼切换调节器的控制任务，同时，执行级控制器分别将直线电机的电磁力信息和三级可调阻尼器的阻尼系数信息反馈给整车主动悬架系统。

2.根据权利要求1所述的三级阻尼可调的主动馈能悬架分层控制器，其特征在于：所述协调级控制器中的协调控制器根据上层规划级控制器运动姿态指令和下层执行级控制器反馈信息实时改变控制量，协调阻尼切换调节器、悬架解耦控制器和能量管理控制器之间的关系，优化车辆综合性能，并给下层执行级控制器发送具体执行信号。

3.根据权利要求1所述的三级阻尼可调的主动馈能悬架分层控制器，其特征在于：所述协调级控制器中的悬架解耦控制器利用支持向量机逆的方法将整车悬架这一非线性系统解耦成垂向运动、侧倾运动和俯仰运动三个线性子系统，并分别设计线性控制器，组成伪线性系统；三个线性控制器计算出所需的控制作用力，加权之后作为执行级控制器中直线电机的给定输入。

4.根据权利要求1所述的三级阻尼可调的主动馈能悬架分层控制器，其特征在于：所述协调级控制器中的阻尼切换控制器根据上层控制器输入的车身运动信号对三级可调阻尼器进行模式切换，考虑不同工况下对主动馈能悬架的不同性能要求以选择最合适的阻尼值。

5.根据权利要求1所述的三级阻尼可调的主动馈能悬架分层控制器，其特征在于：所述协调级控制器中的能量管理控制器根据悬架控制力与悬架振动速度的方向，控制直线电机的电动及发电模式，从而对直线电机的能量进行管理，即当悬架速度与电磁推力同向时，直线电机为电动机模式，电源给直线电机作动器供电，作动器做功消耗能量；当悬架速度与电磁推力反向时，直线电机为发电机模式，产生电能并给蓄电池充电。

6.三级阻尼可调的主动馈能悬架分层控制器的构造方法，具体包括如下步骤：

（1）构建作为上层控制器的规划级控制器：根据路面及车辆各种传感器信息，对车辆运动姿态进行判断，并结合整车主动馈能悬架协调控制逻辑，对各控制子系统进行整体协调和决策规划；

（2）构建作为第二层控制器的协调级控制器：接受上层指令，并参考执行级反馈信息特征，从全系统的整体目标考虑，对阻尼切换调节器、悬架解耦控制器和能量管理控制器进行整体协调分析和控制决策；

（3）构建作为底层控制器的执行级控制器：执行阻尼切换调节器、悬架解耦控制器和能量管理控制器的控制任务。