1.一种汽车车身高度调节系统,其特征在于:包括安装于车身支架和车轴底座之间的空气弹簧、与所述空气弹簧通过管道连接的旋转气阀、以及与所述旋转气阀配合使用并能够使空气弹簧充气、维持不变和放气的液压油缸,-所述旋转气阀包括通过高压气管与高压气源连接的高压气管接口、直通大气的排气管、与所述液压油缸配合使用并包括用于空气弹簧充气、维持不变和放气三种工作区的旋转芯阀;
-所述液压油缸包括缸体、设于所述缸体其中一侧边的活塞、一端与所述活塞连接且另一端与旋转芯阀连接的活塞杆,且所述缸体上端和下端分别设有油管接口,两所述油管接口分别为高压油管接口和低压回油管接口;
通过改变液压油缸活塞杆位置,驱动旋转气阀的旋转阀芯转动使空气弹簧进行充气或放气,直到偏差量为量。
2.根据权利要求1所述的汽车车身高度调节系统,其特征在于:两所述油管接口分别连接有液压伺服阀,所述液压伺服阀连接有高压油管接口和低压油管接口。
3.根据权利要求1所述的汽车车身高度调节系统,其特征在于:所述系统还包括ECU,所述ECU的输入端通信连接有传感器组、输出端通信连接于液压伺服阀的信号端。
4.根据权利要求3所述的汽车车身高度调节系统,其特征在于:所述传感器组包括气压传感器、转向盘转角传感器、车身俯仰角传感器、车速传感器、车身侧倾角传感器和悬架高度传感器。
5.根据权利要求1所述的汽车车身高度调节系统,其特征在于:所述空气弹簧的上盖板安装于车身支架上、下活塞安装于车轴底座上。
6.根据权利要求1所述的汽车车身高度调节系统,其特征在于:所述空气弹簧与旋转气阀通过软管连接。
7.一种汽车车身高度调节系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)建立车身静平衡高度调节系统的数学模型,选择状态变量x,并以液压体积流量Q为输入变量,以车身高度h为输出量测量,将数学模型转化成状态空间系统模型,液压伺服阀数学模型:Q=cvx
式中: ωnv为伺服阀固有频率,ξv伺服
阀阻尼比,Kv伺服阀流量系数,u控制量。
液压油缸动力学数学模型:
h=chx
ch=[1 0 0],ωh为伺服阀固有频率,ξh伺服阀
阻尼比,Ah液压油缸活塞横截面面积;
(2)以系统平衡时的簧下质量位移、簧载质量位移分别作为输入、输出变量的初始位移,基于汽车动力学理论分别建立纵向行驶车身俯仰运动数学模型,纵向行驶车身俯仰悬架运动学系统模型表达式:
式中:质量矩阵M:
阻尼矩阵C:
悬架刚度矩阵Ks:
轮胎刚度矩阵Kt:
Q=[q1 q2 q3 q4]四个车轮路面激励向量,Z为位移向量、为速度向量、 为加速度向量,m1、m2分别为前、后轮胎质量,m5为车身质量,Ix、Iy分别为车身绕横轴和纵轴转动惯量,k1、k2为前后轮胎垂向刚度,k5、k6为前后悬架刚度,c1、c2为前后悬架阻尼,d为左右侧车轮的轮距,a、b分别为前液压油缸活塞杆、后液压油缸活塞杆到车身质心的水平距离;
(3)以系统平衡时的转向盘角位移和侧偏角位移及侧倾角位移分别作为输入变量和输出变量的初始位移,基于汽车动力学理论建立汽车转向行驶工况整车悬架系统车身侧倾运动数学模型,式中:v为汽车质心行驶速度,β为汽车质心行驶侧偏角,为车身侧倾角,h为侧倾力矩臂距,m5为整车装备质量, 分别为前、后悬架的侧倾角刚度系数之和, 分别为前后悬架侧倾阻尼系数,By1、By2为侧倾中心线分别到左侧液压油缸活塞杆和右侧液压油缸活塞杆的水平距离,Hy1、Hy2为车身侧倾角 时左侧液压油缸活塞杆和右侧液压油缸活塞杆的垂直距离;
式中:Iz为整车横摆转动惯量,r为横摆角速度,Fyf为前轮侧向力,Fyr为后轮侧向力,T为转向盘输入力矩,IS转向盘转动惯量,θ转向盘转角,α转向柱与坐标系Z轴夹角,i为转向系统传动比,DW为轮胎回正力臂距,IW为转向轮绕主销转动惯量,δ为转向轮转角,CW为转向系阻尼系数,KW为转向系刚度系数;
(4)开发静平衡车身高度调节控制程序,以车身静平衡高度为控制对象,左前悬架、左后悬架、右前悬架、右后悬架的液压缸油液体积Q为控制输入,车身实际高度h为监测量,选择简捷鲁棒控制策略;
(5)开发纵向行驶工况车身姿态控制程序,以纵向行驶最大车身俯仰角为控制物理量,前桥及后桥的悬架液压缸油液体积为控制输入,应用简捷鲁棒控制策略,以此变化量来计算前桥及后桥的悬架液压伺服阀通电时间;具体表现是:使得制动时,前悬架空气弹簧充气,后悬架空气弹簧放气;急加速行驶工况时,前悬架空气弹簧放气,后悬架空气弹簧充气;
(6)开发转向行驶工况车身姿态控制程序,以转向行使最大车身侧倾角最小为控制目标,应用简捷鲁棒控制策略,根据采集到 侧倾角位移信号,计算左前悬架、左后悬架、右后悬架及右前悬架的液压缸油液体积变化量,以此变化量来计算左前、左后、右前及右后悬架的液压伺服阀通电时间,具体表现是:转向工况时,外侧车轮所对应的悬架空气弹簧进行充气,内侧车轮所对应的悬架空气弹簧放气;
(7)将步骤(2)-(6)应用C语言编写控制程序,经过编译链接成功后烧录到ECU存储器中。