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专利号: 2022102555875
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于路面等级的救援车辆主动悬架控制方法,其特征在于,具体包括以下步骤:S1,车辆在行驶过程中,不断进行路面识别,将所述路面等级分为低等级路面和高等级路面;RL=1表示识别路面为所述低等级路面;RH=1表示识别路面为所述高等级路面;

S2,判断路面等级,若RL=1则执行步骤S3后直接执行步骤S5;若RH=1则执行步骤S3和S4后,再执行步骤S5;

S3,计算天棚阻尼力;

在主动悬架的簧载质量上加装有第一加速度传感器,在主动悬架的非簧载质量上加装有第二加速度传感器,所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器采集所述簧载质量和所述非簧载质量的加速度,将采集到的加速度信号输送到车载ECU中,所述车载ECU控制器获取所述簧载质量和所述非簧载质量的速度,根据天棚阻尼力模型使用簧载质量和所述非簧载质量的速度得到天棚阻尼力;

S4,计算液压缸输出力Fg;

使用簧载质量受力模型、天棚阻尼力与液压缸输出力的传递函数和外力和悬架动位移之间的二阶关系函数,得到液压缸输出力Fg;

S5,得到作动器控制力U,用于对主动悬架进行控制;

若RL=1则将天棚阻尼力Fsky作为作动器控制力U,即:U=Fsky;

若RH=1则将液压缸输出力Fg作为所述作动器控制力U,即:U=Fg;

根据作动器控制力使用作动器模块对主动悬架进行控制;

所述步骤S4中使用簧载质量受力模型、天棚阻尼力与液压缸输出力的传递函数和外力和悬架动位移之间的二阶关系函数,得到液压缸输出力Fg,具体为:簧载质量受力模型为:

Fg=Fsky‑Fext                             (5)其中,Fg为液压缸输出力,Fsky为所述天棚阻尼力,Fext为外力;

所述天棚阻尼力Fsky与液压缸输出力Fg的传递函数为:

其中,GPID(s)为PID控制传递函数,PID控制传递函数的参数值的大小根据实际车辆确定;Ka为伺服阀放大板增益;Kasv为伺服阀总增益;KF为力传感器增益;Kq为伺服阀流量增益;

Kce为流量-压力系数;Ap作动器有效工作面积;s为拉普拉斯算子;固有频率Ks为悬架弹簧刚度;mb为簧载质量;ωr为液压和负载弹簧串联后刚度与阻尼系数之比Kh为液压弹簧刚度, βe为液压油弹性模量;Vt为液压缸等效容积;ω0为液压和负载弹簧并联后的固有频率, ζ0为阻尼比

外力Fext又被称为干扰力,外力Fext和悬架动位移Zsdd之间的二阶关系函数为:其中,Md为抗干扰惯性系数;Dd为抗干扰阻尼系数;Kd为抗干扰刚度系数; 为主动悬架加速度, 为主动悬架速度,Zsdd为主动悬架动位移,所述悬架动位移Zsdd=Zb‑Zw,其中,Zb为车身位移,Zw为非簧载质量位移;

根据簧载质量受力模型、外力Fext和悬架动位移Zsdd之间的二阶关系函数和天棚阻尼力Fsky与液压缸输出力Fg的传递函数,即式(5)‑(7),能获得液压缸输出力Fg。

2.根据权利要求1所述的基于路面等级的救援车辆主动悬架控制方法,其特征在于,所述步骤S3中天棚阻尼力模型为:其中,Fsky为天棚阻尼力,Csky为天棚阻尼系数, 为车身速度;

天棚阻尼系数的确定公式为:

其中,Cmax为最大天棚阻尼系数;Cmin为最小天棚阻尼系数, 为车身速度, 为非簧载质量速度。

3.根据权利要求1所述的基于路面等级的救援车辆主动悬架控制方法,其特征在于,所述步骤S1中将所述路面等级分为低等级路面和高等级路面具体为:其中,G(n0)为路面不平度系数;RL=1表示识别路面为所述低等级路面;RH=1表示识别路面为所述高等级路面。

4.根据权利要求1所述的基于路面等级的救援车辆主动悬架控制方法,其特征在于,还包括步骤S6,所述步骤S6具体为:S6,将作动器控制力代入主动悬架动力学模型中,对车辆平顺性进行评估;

建立主动悬架动力学模型为:

其中,mb为簧载质量;mw为非簧载质量;Ks为悬架弹簧刚度;Cs为阻尼器的阻尼;Kt为轮胎刚度;Zb为车身位移; 为车身速度; 为车身加速度;Zw非簧载质量位移; 为非簧载质量速度; 为非簧载质量加速度;Zr为随机路面不平度的幅度;U为作动器控制力;

所述随机路面不平度的幅度公式为:

其中,G(n0)为步骤1中用于路面分类的具体路面不平度系数值;v车辆行驶速度;w(t)数学期望为零的高斯白噪声信号;f0为滤波器的下截止频率,若f0=0,那么滤波器为积分环节,路面输入为积分白噪声,取f0=0.01, 为随机路面不平度的幅度的导数值;

将所述作动器控制力U代入主动悬架动力学模型中,计算所述主动悬架动位移Zb‑Zw来对车辆平顺性进行评估,主动悬架动位移越趋近于0则车辆平顺性越好。

5.一种使用权利要求1所述基于路面等级的救援车辆主动悬架控制方法的系统,其特征在于,包括:路面等级识别模块、天棚控制模块、抗干扰控制模块和作动器模块;

所述路面等级识别模块,用于根据不平度系数,将车辆行驶路面等级识别结果划分为低等级路面和高等级路面;当路面等级识别结果为低等级路面时,调用天棚控制模块,当路面等级识别结果为高等级路面时,调用天棚控制模块和抗干扰控制模块;

所述天棚控制模块,用于天棚阻尼力的计算,具体为:根据簧载质量和非簧载质量的速度使用天棚阻尼力模型获得天棚阻尼力,当路面等级识别结果为低等级路面时,将天棚阻尼力作为作动器控制力U发送给作动器模块;当路面等级识别结果为高等级路面时,将天棚阻尼力发送给抗干扰控制模块;

所述抗干扰控制模块,实现力和位移匹配的动态关系,对所述天棚阻尼力进行在高等级路面干扰下的跟踪,具体为:从天棚控制模块接收天棚阻尼力后,根据簧载质量受力模型、天棚阻尼力Fsky与液压缸输出力Fg的传递函数、以及外力Fext和悬架动位移Zsdd之间的二阶关系函数,最终得到液压缸输出力,液压缸输出力作为作动器控制力U发送到作动器模块;

所述作动器模块,根据作动器控制力对主动悬架进行控制。

6.根据权利要求5所述的使用基于路面等级的救援车辆主动悬架控制方法的系统,其特征在于,还包括主动悬架动力模块,所述主动悬架动力模块具体为:所述主动悬架动力模块,用于从所述作动器模块接收作动器控制力U,并使用主动悬架动力学模型对车辆平顺性进行评估。