[发明专利]车载减振设备的垂向振动状态的观测方法及系统

说明书

本发明提供了车载减振设备的垂向振动状态的观测方法及系统，包括：建立卡尔曼滤波器的模型，模型的观测量包括车载减振设备的垂向加速度和垂向相对位移、车体的垂向加速度和车辆悬架的垂向相对位移，模型的状态量包括车载减振设备的垂向速度和/或垂向位移；获取观测量在当前时刻的观测值；采用卡尔曼滤波器对观测量在当前时刻的观测值进行处理，得到状态量在当前时刻的最优估计值；根据状态量在当前时刻的最优估计值得到车载减振设备在当前时刻的垂向速度和/或垂向位移。本发明可以更加准确、稳定、高效的度量车载减振设备的垂向振动状态。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤指车载减振设备的垂向振动状态的观测方法及系统。

背景技术

为了控制车辆主动减振座椅、车辆主动减振担架床等车载减振设备在车辆运行过程中的稳定性，往往需要获取减振设备的振动状态量，但是其中有一部分状态量难以直接利用传感器测量，例如减振设备在惯性空间的垂向位移、垂向速度。

垂向加速度可以通过加速度计精准获取，如果采用加速度计积分，因为加速度计的量化噪声、角度随机游走、零偏不稳定性、角速率随机游走及速率斜坡等误差，积分后垂向位移/垂向速度会很快发散。如果采用GPS测量，因为车内设备的垂向振动位移很小，低于GPS的分辨率，测量的垂向位移难以满足要求。

发明内容

本发明针对现有技术的至少部分不足，提供车载减振设备的垂向振动状态的观测方法及系统。

本发明提供的技术方案如下：

建立卡尔曼滤波器的模型，所述模型的观测量包括车载减振设备的垂向加速度和垂向相对位移、车体的垂向加速度和车辆悬架的垂向相对位移，所述模型的状态量包括车载减振设备的垂向速度和/或垂向位移；

获取所述观测量在当前时刻的观测值；

采用所述卡尔曼滤波器对所述观测量在当前时刻的观测值进行处理，得到所述状态量在当前时刻的最优估计值；

根据所述状态量在当前时刻的最优估计值得到所述车载减振设备在当前时刻的垂向速度和/或垂向位移。

在一些实施例中，结合路面模型、1/4车辆动力学模型和减振设备动力学模型对所述车载减振设备的垂向振动状态观测进行总体建模，得到如下关系：

Δx_b＝x_b-x_s，Δx_s＝x_s-x_t，Δx_t＝x_t-z_g，

其中，m_b为1/4减振设备质量，m_s为1/4车体质量，m_t为车轮质量，k_b为1/4减振设备等效刚度系数，k_s为悬架刚度系数，k_t为车轮刚度系数，c_b为1/4减振设备等效阻尼系数，c_s为悬架阻尼系数，x_b依次为车载减振设备的垂向加速度、垂向速度和垂向位移，x_s依次为车体的垂向加速度、垂向速度和垂向位移，x_t依次为轮胎的垂向加速度、垂向速度和垂向位移，z_g为随机路面的垂向位移；

根据上述关系，在离散域建立如下的卡尔曼滤波器的模型：

X_k＝FX_k-1+Γw_k-1

Y_k＝CX_k+v_k；