CN102325662B - 衰减力控制装置 - Google Patents

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Abstract

线性衰减系数Cs的大小被确定为中频簧上加速度的最大振幅值α越大线性衰减系数Cs越小。因此,在衰减力控制装置利用非线性H控制理论对簧上部件的振动进行衰减控制的情况下,当被输入到悬架装置的中频簧上加速度的最大振幅值α小时,线性衰减系数Cs被设定为大的值。由此,要求衰减力Freq也变大,从而能够迅速地抑制簧上部件的振动。另外,当中频簧上加速度的最大振幅值α大时,线性衰减系数Cs被设定为小的值。由此,要求衰减力Freq也变小,从而能够抑制中频振动输入时的乘坐舒适度的恶化,特别是振动速度大时的乘坐舒适度的恶化。

Description

衰减力控制装置
技术领域
本发明涉及控制车辆的悬架装置的衰减力的衰减力控制装置。
背景技术
车辆的悬架装置包括安装在车身等簧上部件以及与车轮连结的下臂等簧下部件之间的减振器和弹簧装置。该悬架装置构成振动系统。另外,悬架装置具有通过减振器所产生的衰减力来抑制簧上部件的振动的功能。
已知一种衰减力控制装置,该衰减力控制装置可变地控制减振器所产生的衰减力以能够相应于各种振动抑制簧上部件的振动。这种衰减力控制装置使用天钩控制或非线性H控制等规定的控制理论对簧上部件的振动进行衰减控制。
日本专利申请特开2001-1736号公报披露了通过应用非线性H控制来控制减振器所产生的衰减力的衰减力控制装置。该衰减力控制装置通过将非线性H控制理论应用于基于由单轮模型表示的悬架装置的运动而设计出的控制系统,来计算满足非线性H控制问题那样的可变衰减系数。另外,可变衰减系数是对于可变衰减力的振动速度的系数,可变衰减力表示从减振器应产生的衰减力中去除相对于振动速度线性变化的线性元素(线性衰减力)而得的变动元素(非线性元素)。另外,该衰减力控制装置基于要求衰减系数计算作为减振器应产生的控制目标衰减力的要求衰减力,要求衰减系数是通过将如上所述计算的可变衰减系数和作为对于线性衰减力的振动速度的系数的线性衰减系数相加而获取的。然后,该衰减力控制装置基于计算出的要求衰减力对减振器的衰减力特性进行控制。
发明内容
图27是示出通过应用非线性H控制理论计算出的要求衰减力的推移的衰减力特性图。该衰减力特性图的横轴为振动速度(该速度是簧上部件与簧下部件之间的上下方向上的相对速度(簧上-簧下相对速度))V,纵轴为衰减力F。从图27中可知,要求衰减力Freq是通过将由可变衰减系数Cv与振动速度V1相乘计算出的可变衰减力Fv以及由线性衰减系数Cs与振动速度V1相乘计算出的线性衰减力Fs相加而计算出的。要求衰减力Freq相应于可变衰减力Fv的变动而变动。因此,要求衰减力Freq的推移基于可变衰减力Fv的变动如图所示由平滑的利萨如曲线表示。
该利萨如曲线被描绘为大致以线性衰减系数Cs所表示的衰减力特性线为中心具有预定的膨胀度。线性衰减系数Cs对利萨如曲线的平均的倾斜度产生影响。另外,利萨如曲线的膨胀度依赖于与非线性H控制被应用的控制系统(一般设备)的评价输出有关的非线性权重β。即,线性衰减系数Cs和非线性权重β对利萨如曲线的形状有影响。设计者预先设定线性衰减系数Cs和非线性权重β,使得利萨如曲线落在减振器的衰减力特性的可变范围,即,在表示减振器所产生的最大的衰减力的特性(由Dmax表示的衰减力特性线)与表示减振器所产生的最小衰减力的特性(由Dmin表示的衰减力特性线)之间(由图的R表示的范围)。
然而,簧上部件的振动、特别是簧上共振频率(1Hz左右)附近的频率的振动随着衰减力越大而衰减得越快。因此,为了进一步提高簧上振动抑制性能,期望尽可能地增大线性衰减系数Cs。另一方面,在簧上部件的振动抑制控制中,当比簧上共振频率大的频率、特别是在簧上共振频率与簧下共振频率(11Hz左右)之间的区域的频率的振动、所谓的中频振动被输入到悬架装置时,衰减力增大反而乘坐舒适度恶化。特别是,当振动的速度大时,乘坐舒适度的恶化显著。在这种情况下,期望尽可能减小线性衰减系数Cs来抑制乘坐舒适度的恶化。
从上述内容可知,因控制目的不同,线性衰减系数Cs的设定目标不同。因此,难以控制衰减力使得簧上部件的振动抑制性能提高并且中/高频振动输入时也可抑制乘坐舒适度的恶化。
本发明是为了应对上述问题而作出的,其目的是提供能够迅速地衰减簧上部件的振动并且能够抑制中/高频振动被输入时乘坐舒适度的恶化的衰减力控制装置。
本发明的特征在于,一种衰减力控制装置,控制对悬架装置的振动的衰减力,所述悬架装置包括安装在簧上部件与簧下部件之间的减振器和弹簧,所述衰减力控制装置的特征在于,包括:可变衰减系数计算单元,所述可变衰减系数计算单元通过将非线性H控制理论应用到基于所述悬架装置的运动而设计的控制系统,来计算可变衰减系数,所述可变衰减系数是对于所述减振器应产生的可变衰减力的振动速度的系数;线性衰减系数确定单元,所述线性衰减系数确定单元根据簧上部件的振动中被预先确定为比簧上共振频率大的频带的特定频带的振动的大小确定线性衰减系数,所述线性衰减系数是对于所述减振器应产生的线性衰减力的振动速度的系数;要求衰减力计算单元,所述要求衰减力计算单元基于所述可变衰减系数和所述线性衰减系数计算要求衰减力,所述要求衰减力是所述减振器应产生的衰减力;以及衰减力特性控制单元,所述衰减力特性控制单元基于所述要求衰减力控制所述减振器的衰减力特性。在此情况下,优选线性衰减系数确定单元确定线性衰减系数,使得特定频带的振动的加速度越大线性衰减系数就越小。
根据本发明,通过将H控制理论应用到基于悬架装置的运动而设计的控制系统,来计算可变衰减系数,以抑制簧上部件的振动。另外,确定线性衰减系数,使得表示特定频带的振动的值、例如振动的加速度越大线性衰减系数就越小,特定频带被预先确定为比簧上共振频率大的频带。
因此,当被输入到悬架装置的特定频带的振动小时或者特定频带的振动未被输入时,线性衰减系数被设定为大的值。因此,由于基于可变衰减系数和线性衰减系数计算的要求衰减力也大,所以簧上部件的振动迅速地衰减。另外,当输入的特定频带的振动大时,线性衰减系数被设定为小的值。由此,要求衰减力减小。特定频带是比簧上共振频率大的频带,因此该特定频带的振动是中/高频振动。即,当中/高频振动大时,要求衰减力变小。因此,能够抑制中/高频振动被输入时的乘坐舒适度的恶化、特别是振动速度大时的乘坐舒适度的恶化。如此,本发明的衰减力控制装置根据表示所输入的特定频带的振动的值的大小改变线性衰减系数的大小,因此簧上部件的振动能够迅速地衰减并且中/高频带的振动被输入时的乘坐舒适度的恶化能够得以抑制。
上述特定频带可以是比簧上共振频率大且比簧下共振频率小的中频带。更优选地,上述特定频带可以是3Hz~10Hz作右的频带。通过将特定频带设定为这样的频带,能够有效地抑制中频带的振动输入时的乘坐舒适度的恶化。
另外,本发明的其它特征在于,所述衰减力控制装置还包括:非线性权重确定单元,所述非线性权重确定单元根据由线性衰减系数确定单元确定的线性衰减系数的大小,确定在可变衰减系数计算单元应用非线性H控制理论计算可变衰减系数时设定的非线性权重的大小。在此情况下,非线性权重确定单元可以确定非线性权重的大小,使得要求衰减力属于减振器的衰减力特性的可变范围内的衰减力、即表示要求衰减力的推移的利萨如曲线落在上述可变范围内。另外,非线性权重确定单元可以确定非线性权重,使得由线性衰减系数确定单元确定的线性衰减系数越小非线性权重就越小。
在线性衰减系数确定单元改变线性衰减系数的情况下,随着这种改变,表示要求衰减力的推移的利萨如曲线的形状也发生变化。另外,根据情况,因线性衰减系数的变化,利萨如曲线从减振器的衰减力特性的可变范围中伸出。与此相对,根据本发明,根据线性衰减系数的大小来确定影响利萨如曲线的膨胀度的非线性权重的大小。因此,即使在线性衰减系数的值发生改变的情况下,通过根据改变后的线性衰减系数确定适当的非线性权重,利萨如曲线落在减振器的衰减力特性的可变范围内。
特别地,当线性衰减系数小时,要求衰减力可能小于减振器的衰减力特性的下限。在此情况下,根据本发明,非线性权重被确定为线性衰减系数越小非线性权重就越小,因此,线性衰减系数越小,利萨如曲线的膨胀度就越小。由此,利萨如曲线可靠地落在减振器的衰减力特性的可变范围内。
另外,上述非线性权重是设定为作用于应用非线性H控制理论的控制系统(一般设备)的评价输出的权重。通过设定该非线性权重,能够减小状态量远离原点的位置上的控制系统的L2增益。
另外,本发明的其它特征在于,衰减力控制装置还包括修正要求衰减力计算单元,所述修正要求衰减力计算单元根据由线性衰减系数确定单元确定的线性衰减系数的大小,计算对要求衰减力进行修正而得的修正要求衰减力,衰减力特性控制单元基于该修正要求衰减力而代替要求衰减力控制减振器的衰减力特性。在此情况下,修正要求衰减力计算单元可以计算修正要求衰减力,使得修正要求衰减力属于减振器的衰减力特性的可变范围内的衰减力,即,表示修正要求衰减力的推移的利萨如曲线落在减振器的衰减力特性的可变范围内。如此,通过根据线性衰减系数的大小来修正要求衰减力,能够不改变非线性权重,而将表示修正要求衰减力的推移的利萨如曲线落在减振器的衰减力特性的可变范围内。
另外,修正要求衰减力计算单元可以在由线性衰减系数确定单元确定的线性衰减系数比预先设定的基准线性衰减系数小的情况下计算修正要求衰减力。在此情况下,基准线性衰减系数可以被预先设定为当使用该基准线性衰减系数计算出要求衰减力时该要求衰减力属于减振器的衰减力特性的可变范围那样的值,即,表示该要求衰减力的推移的利萨如曲线落在减振器的衰减力特性的可变范围内那样的值。另外,该基准线性衰减系数可以是当上述特定频带的振动的加速度未被输入时由线性衰减系数确定单元确定的线性衰减系数,即,与由线性衰减系数确定单元确定的线性衰减系数中的最大的线性衰减系数相等的系数。
另外,所述修正要求衰减力计算单元可以在由所述线性衰减系数确定单元确定的所述线性衰减系数比所述基准线性衰减系数小的情况下基于差分衰减比计算所述修正要求衰减力,所述差分衰减比是基准衰减力差与比较衰减力差的比,所述基准衰减力差是由所述基准线性衰减系数与振动速度相乘而计算出的基准线性衰减力与作为在该振动速度下所述减振器能够产生的最小的衰减力的最小衰减力的差,所述比较衰减力差是由所述线性衰减系数确定单元确定的所述线性衰减系数与振动速度相乘而计算出的线性衰减力与所述最小衰减力的差。在此情况下,在作为使用基准线性衰减系数计算的要求衰减力的基准要求衰减力设为Freq0、差分衰减比设为G、基准线性衰减力设为Fs0、线性衰减力设为Fs的情况下,要求衰减力修正单元可以基于下式计算修正要求衰减力Freq *
Freq *=Fs-G(Fs0-Freq0)
通过基于上述式来计算修正要求衰减力Freq *,表示修正要求衰减力Freq *的推移的利萨如曲线落在减振器的衰减力特性的可变范围内。另外,确定修正要求衰减力Freq *,使得基准要求衰减力Freq0与最小衰减力的差对基准线性衰减力Fs0与最小衰减力的差的比和修正要求衰减力Freq *与最小衰减力的差对线性衰减力Fs与最小衰减力的差的比相同。由此,减振器的衰减力特性的可变范围内的修正要求衰减力Freq *的推移的倾向与基准要求衰减力Freq0的推移的倾向一致。
另外,在上述式中,作为修正对象的要求衰减力Freq未出现。但是,可使用要求衰减力Freq表示基准要求衰减力Freq0,因此,通过使用两者的关系式,可将要求衰减力Freq包含在上述式中。即,上述式表示修正要求衰减力Freq *是对要求衰减力Freq进行修正而得的衰减力。
另外,基于修正要求衰减力计算单元的修正要求衰减力的计算可以在要求衰减力可能超出减振器的衰减力特性的可变范围的情况下执行。特别是,修正要求衰减力计算单元可以在可变衰减系数为负值时计算修正要求衰减力。在可变衰减系数为负的情况下,要求衰减力比线性衰减力小。此时,在线性衰减系数被设定为小值的情况下,要求衰减力可能小于减振器的衰减力特性的下限。由此,通过在具有这种可能性的状况下修正要求衰减力,表示修正要求衰减力的推移的利萨如曲线落在减振器的衰减力特性的可变范围内。
另外,本发明的另一特征在于,可变衰减系数计算单元通过将非线性H控制理论应用到基于安装在簧上部件的前方左右及后方左右的四个悬架装置的运动而设计的控制系统,分别计算作为对于四个悬架装置的各减振器应产生的可变衰减力的振动速度的系数的可变衰减系数,以使基于簧上部件的上下运动、侧倾运动以及俯仰运动的、簧上部件的控制目标位置的振动衰减,线性衰减系数确定单元分别确定作为对于所述四个悬架装置的各减振器应产生的线性衰减力的振动速度的系数的线性衰减系数,使得所述特定频带的振动越大所述线性衰减系数就越小。
由此,通过将非线性H控制理论应用到基于由车辆的四轮模型表示的四个悬架装置的运动而设计的控制系统,能够有效地衰减簧上部件的控制目标位置的上下(起伏)运动、侧倾运动、俯仰运动所产生的振动(该振动为一般的低频振动)。另外,通过可变衰减力来确保对于上述三种运动所产生的振动的衰减力,并通过增减线性衰减力来确保对于特定频带的振动输入的乘坐舒适性。因此,能够衰减由上述三种运动产生的低频振动,并且在特定频带(中/高频带)的振动输入时也能够抑制乘坐舒适度的恶化。另外,线性衰减系数以不影响簧上部件的侧倾运动、俯仰运动的方式发生变化,从而能够进一步提高乘坐舒适度。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式涉及的车辆的悬架控制装置的整体概略图。
图2是示出第一实施方式涉及的线性衰减系数确定部所执行的线性衰减系数确定处理的流程的流程图。
图3是示出第一实施方式涉及的非线性权重确定部所执行的非线性权重确定处理的流程的流程图。
图4是第一实施方式涉及的可变衰减系数计算部所执行的可变衰减系数计算处理的流程的流程图。
图5是示出第一实施方式涉及的要求衰减力计算部所执行的要求衰减力计算处理的流程的流程图。
图6是第一实施方式涉及的要求级数确定部所执行的要求级数确定处理的流程的流程图。
图7是示出悬架装置的单轮模型的图。
图8是对一般设备的状态量进行了反馈的闭环系统的框线图。
图9是示出了表示要求衰减力的推移的利萨如曲线以及减振器的衰减力特性的可变范围的衰减力特性图。
图10是示出了表示线性衰减系数减小时的要求衰减力的推移的利萨如曲线以及减振器的衰减力特性的可变范围的衰减力特性图。
图11是示出了表示非线性权重减小时的要求衰减力的推移的利萨如曲线以及减振器的衰减力特性的可变范围的衰减力特性图。
图12是用于说明非线性权重的大小与表示要求衰减力的推移的利萨如曲线的膨胀度之间的关系的图。
图13是本发明的第二实施方式涉及的悬架控制装置的整体概略图。
图14是示出第二实施方式涉及的可变衰减系数计算部所执行的可变衰减系数计算处理的流程的流程图。
图15是示出第二实施方式涉及的要求衰减力计算部所执行的要求衰减力计算处理的流程的流程图。
图16是示出第二实施方式涉及的修正要求衰减力计算部所执行的修正要求衰减力计算处理的流程的流程图。
图17是示出了表示要求衰减力的推移的利萨如曲线以及减振器的衰减力特性的可变范围的衰减力特性图。
图18是表示修正要求衰减力的计算所使用的各衰减力的关系的模式图。
图19是示出本发明的第三实施方式涉及的在簧上部件的前方的左右以及后方的左右安装有四个悬架装置的车辆模型的图。
图20是示出第三实施方式涉及的悬架控制装置3的整体构成的概略图。
图21是示出第三实施方式涉及的中频输入电平判定部所执行的中频输入电平判定处理的流程的流程图。
图22是示出第三实施方式涉及的线性衰减系数确定部所执行的线性衰减系数确定处理的流程的流程图。
图23是示出第三实施方式涉及的可变衰减系数计算部所执行的可变衰减系数计算处理的流程的流程图。
图24是示出第三实施方式涉及的要求衰减力计算部所执行的要求衰减力计算处理的流程的流程图。
图25是示出第三实施方式涉及的要求级数确定部所执行的要求级数确定处理的流程的流程图。
图26示出根据中频簧上加速度确定线性衰减系数的其它实例的图。
图27是示出应用非线性H控制理论求出的要求衰减力的推移的衰减力特性图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1是作为本发明的第一实施方式的车辆的悬架控制装置的整体概略图。如图1所示,该悬架控制装置1包括悬架装置SP和电气控制装置EL。
在车辆的前方的左右和后方的左右安装有四个悬架装置SP,各个悬架装置SP包括弹簧10和减振器20。弹簧10和减振器20安装在车辆的簧上部件HA与簧下部件LA之间,其一端(下端)与簧下部件LA连接,另一端(上端)与簧上部件HA连接。在本实施方式中,弹簧10为螺旋弹簧。该弹簧是具有预定的弹簧常数的振动体。减振器20与弹簧10并排配置。减振器20对簧下部件LA与簧上部件HA之间的相对振动进行衰减。另外,与轮胎60连结的转向节和一端与转向节连结的下臂等相当于簧下部件LA。簧上部件HA是被弹簧10及减振器20支承的部件,簧上部件HA中也包含车身。
减振器20包括缸体21、活塞22、活塞杆23。缸体21是在内部封入有油等粘性流体的中空的部件。缸体21的下端与作为簧下部件LA的下臂连结。活塞22被配置在缸体21内。该活塞22可在缸体21的内部沿轴向移动。活塞杆23的一端与活塞22连接。活塞杆23通过从其连接端向缸体21的轴向上方延伸而从缸体21的上端向外部突出。并且,另一端与作为簧上部件HA的车身连结。
如图所示,通过配置在缸体21的内部的活塞22,缸体21内被划分形成上部室R1和下部室R2。另外,活塞22中形成有连通路24。该连通路24将上部室R1和下部室R2连通。
在上述构造的减振器20中,当簧上部件HA相对于簧下部件LA发生振动时,经由活塞杆23与簧上部件HA连结的活塞22在与簧下部件LA连结的缸体21内沿轴向进行相对变位。随着这种相对变位,粘性流体在连通路24内流通。通过这种流通时产生的阻力对上述振动进行衰减。即,上述阻力是相对于振动的衰减力。另外,衰减力的大小与簧下部件HA相对于簧下部件LA的振动速度(该速度是后述的簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’)的大小成比例。比例系数为衰减系数。
另外,悬架装置SP上安装有可变节流机构30。可变节流机构30具有阀31和致动器32。阀31设置在形成于活塞22的连通路24内。当阀31动作时,连通路24的至少一部分的流路截面面积的大小和连通路24的连通数量发生改变。即,通过阀31的动作,连通路24的开度OP发生改变。阀31例如可由组装到连通路24内的旋转阀构成。致动器32与阀31连接。阀31与致动器32的动作连动进行动作。例如,在阀31如上所述为旋转阀的情况下,致动器32可由用于使上述旋转阀旋转的马达构成。
在阀31的动作使开度OP发生改变的情况下,粘性流体在连通路24内流通时的阻力的大小也发生改变。该阻力是如上所述对振动的衰减力。因此,如果开度OP发生改变,则减振器20的衰减力特性也发生改变。另外,衰减力特性是衰减力相对于振动速度(簧上-簧下相对速度)的变化特性。
另外,在本实施方式中,开度OP被逐级地设定。因此,随着开度OP的改变,减振器20的衰减力特性也逐级地发生改变。衰减力特性由所设定的开度OP的设定级数表示。即,衰减力特性仿照开度OP的设定级数而以1级、2级……的方式进行级数表示。因此,减振器20的衰减力特性通过控制级数而被逐级地可变控制。在此情况下,例如,可设定表示衰减力特性的各级数,使得表示级数的数字越大对于振动速度(簧上-簧下相对速度)的衰减力越大。如上所述,通过可变节流机构30的动作改变表示衰减力特性的级数。
下面对电气控制装置EL进行说明。电气控制装置EL包括簧上加速度传感器41、簧下加速度传感器42、行程传感器43、轮胎变位量传感器44以及微型计算机50。簧上加速度传感器41被安装在车身上,来检测簧上部件HA相对于绝对空间的上下方向上的加速度即簧上加速度xpb”(=d2xpb/dt2)。簧下加速度传感器42被固定在簧下部件LA上,来检测簧下部件LA相对于绝对空间的上下方向上的加速度即簧下加速度xpw”(=d2xpw/dt2)。这些簧上加速度和簧下加速度被检测为朝向上方的加速度作为正的加速度并且朝向下方的加速度作为复的加速度。行程传感器43被配置在簧上部件HA与簧下部件LA之间,来检测簧上-簧下相对变位量xpw-xpb,簧上-簧下相对变位量xpw-xpb是簧下变位量xpw与簧上变位量xpb的差,簧下变位量xpw是从簧下部件LA的基准位置在上下方向上的变位量(从基准位置向上的变位为正,从基准位置向下的变位为负),簧上变位量xpb是从簧上部件HA的基准位置在上下方向上的变位量(从基准位置向上的变位为正,从基准位置向下的变位为负)。轮胎变位量传感器44安装在簧下部件LA上,来检测簧下相对变位量xpr-xpw,簧下相对变位量xpr-xpw是路面变位量xpr与簧下变位量xpw的差,路面变位量xpr是从路面的基准位置在上下方向上的变位量(从基准位置向上的变位为正,从基准位置向下的变位为负)。例如,可基于检测轮胎60的变形度的变形传感器、检测轮胎60的气压的压力传感器等的输出,检测簧下相对变位量xpr-xpw
微型计算机50与簧上加速度传感器41、簧下加速度传感器42、行程传感器43以及轮胎变位量传感器44电连接。该微型计算机50输入各传感器所检测的值,并基于输入值来确定表示衰减力特性的控制目标级数的要求级数Dreq。并且,向致动器32输出与确定的要求级数Dreq相应的指令信号。致动器32基于上述指令信号进行动作。由此,阀31进行动作。这样,微型计算机50通过控制可变节流机构30的动作,逐级地对减振器20的衰减力特性进行可变控制。通过该减振器20的衰减力特性的可变控制来控制悬架装置SP的振动,即对簧上部件HA相对于簧下部件LA的振动的衰减力。微型计算机50相当于本发明的衰减力控制装置。
另外,如从图1可知,微型计算机50包括B.P.F处理部51、线性衰减系数确定部52、非线性权重确定部53、可变衰减系数计算部54、要求衰减力计算部55以及要求级数确定部56。
簧上加速度xpb”从簧上加速度传感器41被输入到B.P.F处理部51,B.P.F处理部51对输入的簧上加速度xpb”实施带通滤波处理。通过该带通滤波处理,可获得3~10Hz的频带的加速度。上述的频带是大于簧上共振频率(1Hz左右)且小于簧下共振频率(11Hz左右)的中频带。因此,当连续输入到B.P.F处理部51的簧上加速度xpb”的波形如图1的曲线图A所示时,经过B.P.F处理部51的中频簧上加速度xpbM”的波形如图1的图B所示仅由去除了低频元素的加速度元素表示。
中频簧上加速度xpbM”被输入到线性衰减系数确定部52。线性衰减系数确定部52根据输入的中频簧上加速度xpbM”的大小确定线性衰减系数Cs。然后,输出所确定的线性衰减系数Cs。另外,线性衰减系数Cs是如上所述的表示线性衰减力的大小的系数,线性衰减力是减振器20应产生的衰减力中的相对于振动速度线性地变化的线性元素的衰减力。由该线性衰减系数Cs与振动速度相乘而得的值表示线性衰减力。
线性衰减系数Cs从线性衰减系数确定部52输入到非线性权重确定部53,非线性权重确定部53根据输入的线性衰减系数Cs确定非线性权重β。然后,输出所确定的非线性权重β。
传感器值从各种传感器41、42、43、44输入到可变衰减系数计算部54,非线性权重β从非线性权重确定部53输入到可变衰减系数计算部54,可变衰减系数计算部54基于这些输入值将非线性H控制理论应用于基于悬架装置SP的运动设计的控制系统,从而计算可变衰减系数Cv。然后,输出计算出的可变衰减系数Cv。另外,如上所述,可变衰减系数Cv是如上所述表示可变衰减力的系数,可变衰减力是从减振器20应产生的衰减力中去除线性衰减力的变动元素。由该可变衰减系数Cv与振动速度相乘而得的值表示可变衰减力。
线性衰减系数Cs和可变衰减系数Cv被输入到要求衰减力计算部55,要求衰减力计算部55基于输入的这些衰减系数来计算要求衰减力Freq,要求衰减力Freq是减振器20应产生的控制目标衰减力。然后,要求衰减力计算部55输出计算的要求衰减力Freq。要求衰减力Freq被输入到要求级数确定部56中,要求级数确定部56基于输入的要求衰减力Freq来确定要求级数Dreq,要求级数Dreq是减振器20的衰减力特性的控制目标级数。然后,向致动器32输出表示确定的要求级数Dreq的信号。
在如上构成的悬架控制装置1中,例如,当簧上加速度传感器41的检测值超过预定的阈值时(即,当需要悬架装置SP的衰减力控制时),衰减力控制的执行标志被设置为开启。当执行标志被设置为开启时,衰减力控制开始。当衰减力控制开始时,微型计算机50的线性衰减系数确定部52、非线性权重确定部53、可变衰减系数计算部54、要求衰减力计算部55以及要求级数确定部56分别反复地执行下述的各处理。
图2是示出微型计算机50的线性衰减系数确定部52所执行的处理的流程的流程图。线性衰减系数确定部52在步骤(以下,步骤号简记为S)110中开始图2所示的线性衰减系数确定处理。接着,在S111中从B.P.F处理部51输入中频簧上加速度xpbM”。
接着,线性衰减系数确定部52前进到S112,通过测量在预定的微小时间内连续输入的中频簧上加速度xpbM”的振幅值,获取在上述预定的微小时间内输入的中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α。图2的S112中所示的曲线图C示出了由在微小时间内连续输入的中频簧上加速度xpbM”表示的加速度波形。获取该加速度波形的最大振幅值α。中频簧上加速度xpbM”的大小由最大振幅值α表示。
随后,线性衰减系数确定部52前进到S113,并根据最大振幅值α确定线性衰减系数Cs。具体地,线性衰减系数确定部52参照线性衰减系数表来确定线性衰减系数Cs。线性衰减系数表被存储在微型计算机50的存储器内。在该线性衰减系数表中,多个最大振幅值α与多个线性衰减系数Cs被对应地设置。图2的S113的方框内所示的表D是线性衰减系数表的一例。从表D可知,两者被对应地设置,使得最大振幅值α越大与该最大振幅值α对应的线性衰减系数Cs逐级地或连续地减小。因此,与最大振幅值α的最小值(α=0)对应的线性衰减系数是线性衰减系数表内的线性衰减系数中的最大的线性衰减系数。该最大线性衰减系数的值以簧上部件HA的振动迅速衰减的程度设定为大值。另外,与最大振幅值α的最大值对应的线性衰减系数是线性衰减系数表内的线性衰减系数中的最小的线性衰减系数。该最小线性衰减系数的值以能够充分抑制中频簧上加速度振动引起的乘坐舒适度的恶化的程度被设定为小值。另外,对线性衰减系数表中设定的全部的线性衰减系数进行设定,使得该线性衰减系数所表示的线性衰减力被包含在减振器20的衰减力特性的可变范围内的衰减力中。线性衰减系数确定部52从该线性衰减系数表中检索与在S112中获取的最大振幅值α对应的线性衰减系数Cs
接着,线性衰减系数确定部52前进到S114,并输出通过上述的检索提取的、与最大振幅值α对应的线性衰减系数Cs。随后,前进到S115,该处理结束。该线性衰减系数确定部52相当于本发明的线性衰减系数确定单元。
图3是示出微型计算机50的非线性权重确定部53所执行的处理的流程的流程图。非线性权重确定部53在S120中开始图3所示的非线性权重确定处理。接着,在S121中,从线性衰减系数确定部52输入线性衰减系数Cs。随后,在S122中,根据线性衰减系数Cs确定非线性权重β。非线性权重β是可变衰减系数计算部54应用非线性H控制理论来计算可变衰减系数Cv时设定的权重。在该步骤中,非线性权重确定部53具体地参照非线性权重表来确定非线性权重β。非线性权重表被存储在微型计算机50的存储器内。在该非线性权重表中,多个线性衰减系数Cs与多个非线性权重β被对应地设置。图3的S122的方框内所示的表E是非线性权重表的一例。从表E可知,两者被对应地设置,使得线性衰减系数Cs越小与该线性衰减系数Cs对应的非线性权重β逐级地或连续地减小。另外,非线性权重的大小被确定为使得表示在非线性权重和处于对应关系的线性衰减系数被一起用于要求衰减力的计算的情况下计算出的要求衰减力的推移的利萨如曲线被落在减振器20的衰减力特性的可变范围内并且利萨如曲线的膨胀在上述可变范围内尽可能地大。非线性权重确定部53从该非线性权重表中检索与在S121中输入的线性衰减系数Cs对应的非线性权重β。
接着,非线性权重确定部53前进到S123,并输出通过上述的检索提取的非线性权重β。之后,前进到S124,该处理结束。非线性权重确定部53相当于本发明的非线性权重确定单元。
图4是示出微型计算机50的可变衰减系数计算部54所执行的处理的流程的流程图。可变衰减系数计算部54在S130中开始图4所示的可变衰减系数计算处理。接着,在S131中,从非线性权重确定部53输入非线性权重β。随后,在S132中,从簧上加速度传感器41输入簧上加速度xpb”,从簧下加速度传感器42输入簧下加速度xpw”,从行程传感器43输入簧上-簧下相对变位量xpw-xpb,从轮胎变位量传感器44输入簧下相对变位xpr-xpw。接着,在S133,通过分别对簧上加速度xpb”和簧下加速度xpw”进行时间积分,来计算簧上部件HA的上下方向上的变位速度(向上的速度为正的速度,向下的速度为负的速度)即簧上速度xpb’(=dxpb/dt)以及簧下部件LA的上下方向上的变位速度(向上的速度为正的速度、向下的速度为负的速度)即簧下速度xpw’(=dxpw/dt)。另外,通过对簧上-簧下相对变位量xpw-xpb进行时间微分,来计算簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’,簧上-簧下相对速度xpw’-xpb是簧上速度xpb’与簧下速度xpw’的差。此外,通过对簧下相对变位量xpr-xpw进行时间微分,来计算簧下相对速度xpr’-xpw’,簧下相对速度xpr’-xpw’是路面速度xpr’(=dxpr/dt)与簧下速度xpw’的差,路面速度xpr’是路面的上下方向上的变位速度(向上的速度为正的速度,向下的速度为负的速度)。另外,簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’表示悬架装置SP的振动速度,并且该速度与活塞22的相对于缸体21的振动速度(行程速度)相等。
接着,可变衰减系数计算部54在S134基于非线性H控制理论计算可变衰减系数Cv。在此情况下,可变衰减系数计算部54将基于悬架装置SP的运动设计的控制系统(一般设备)的控制输入u设定为可变衰减系数Cv,并通过将非线性H控制理论应用于该控制系统来计算可变衰减系数Cv。即,计算控制输入u、即可变衰减系数Cv,使得系统的L2增益(从干扰w至评价输出z的L2增益)小于正常数γ。在S134中计算出可变衰减系数Cv后,在S135中输出可变衰减系数Cv。之后,前进到S136,该处理结束。可变衰减系数计算部54相当于本发明的可变衰减系数计算单元。
在计算可变衰减系数Cv时,在本实施方式中,通过将非线性H状态反馈控制应用于基于由单轮模型表示的悬架装置SP的运动设计出的控制系统,可变衰减系数Cv作为控制输入u被计算出。以下对本实施方式中的利用非线性H状态反馈控制的可变衰减系数Cv的计算方法进行概略地说明。
图7是示出图4中所示的悬架装置SP的单轮模型的图。该模型是2自由度振动系统。在图7中,Mb表示簧上部件HA的质量,Mw表示簧下部件LA的质量,Ks表示弹簧10的弹簧常数,Cs表示减振器20的线性衰减系数,Cv表示减振器20的可变衰减系数,Kt表示轮胎60的弹性系数,xpb表示簧上部件HA的上下变位量(簧上变位量),xpw表示簧下部件LA的上下变位量(簧下变位量),xpr表示路面的上下变位量(路面变位量)。
该单轮模型所表示的悬架装置SP的运动方程式由下式(eq.1)表示。
M b x pb ′ ′ = K s ( x pw - x pb ) + C s ( x pw ′ - x pb ′ ) + C v ( x pw ′ - x pb ′ ) M w x pw ′ ′ = K t ( x pr - x pw ) - K s ( x pw - x pb ) - C s ( x pw ′ - x pb ′ ) - C v ( x pw ′ - x pb ′ ) - - - ( eq . 1 )
根据式(eq.1),状态方程式如下式(eq.2)被导出。这里,状态量xp是簧下相对变位量xpr-xpw、簧上-簧下相对变位量xpw-xpb、簧下速度xpw’以及簧上速度xpb’,干扰w是路面速度xpr’。另外,控制输入u是可变衰减系数Cv
x · p = A p x p + B p 1 w + B p 2 ( x p ) u - - - ( eq . 2 )
x p = x pr - x pw x pw - x pb x pw ′ x pb ′ , w=xpr,u=Cv
A p = 0 0 - 1 0 0 0 1 - 1 K t M w - K s M w - C s M w C s M w 0 K w M b C s M b - C s M b , B p 1 = 1 0 0 0 , B p 2 ( x p ) = 0 0 - x pw ′ - x pb ′ M w x pw ′ - x pb ′ M b
另外,输出方程式表示为下式(eq.3)。这里,评价输出zp是簧上加速度xpb”、簧上速度xpb’以及簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’。
zp=Cp1xp+Dp12(xp)u  (eq.3)
z p = x pb ′ ′ x pb ′ x pw ′ - x pb ′ , C p 1 = 0 K s M b C s M b - C s M b 0 0 0 1 0 0 1 - 1 , D p 12 ( x p ) = x pw ′ - x pb ′ M b 0 0
因此,状态空间表现表示为下式(eq.4)。
x p ′ = A p x p + B p 1 w + B p 2 ( x p ) u z p = C p 1 x p + D p 12 ( x p ) u - - - ( eq . 4 )
图8是基于上述式(eq.4)设计出的一般设备的闭环系统(控制系统)的框线图。从图8可知,频率权重Ws作用于评价输出zp,频率权重Ws是根据频率而变动的权重。频率权重Ws的状态空间表现由状态量xw、输出zw以及各常数矩阵Aw、Bw、Cw、Dw表示为下式(eq.5)。
x w ′ = A w x w + B w z p z w = C w x w + D w z p - - - ( eq . 5 )
其中,
xw’=dxw/dt
式(eq.5)可变形为下式(eq.6)。
x w ′ = A w x w + B w C p 1 x p + B w D p 12 ( x p ) u z w = C w x w + D w C p 1 x p + D w D p 12 ( x p ) u - - - ( eq . 6 )
另外,根据频率而变动的频率权重Wu也作用于控制输入u。频率权重Wu的状态空间表现由状态量xu、输出zu以及各常数矩阵Au、Bu、Cu、Du表示为下式(eq.7)。
x u ′ = A u x u + B u u z u = C u x u + D u u - - - ( eq . 7 )
其中,
xu’=dxu/dt
另外,非线性权重β作用于频率权重Ws被作用于评价输出zp的输出。非线性权重β是与评价输出zp相关的权重,当状态量远离原点时,为改善控制性能而导入非线性权重β。由于该非线性权重β的导入,能够积极地下降图8中所示的闭环系统的L2增益。另外,非线性权重也可作用于频率权重Wu被作用于控制输入u的输出。
图8中所示的一般设备的状态空间表现表示为下式(eq.8)。
x · = Ax + B 1 w + B 2 ( x ) u z 1 = β ( C 11 x + D 121 u ) z 2 = C 12 x + D 122 u - - - ( eq . 8 )
其中,
x = x p x w x u , A = A p o o B w C p 1 A w o o o A u , B 1 = B p 1 o o , B 2 ( x ) = B p 2 ( x p ) B w D p 12 ( x p ) B u
C11=[DwCp1 Cw o],D121=[DwDp12],C12=[o o Cu],D122=D
由式(eq.8)表示的一般设备是双线性系统。因此,如果对于某一给定的正常数γ满足下式(eq.9)所表示的黎卡提不等式的正定对称矩阵P存在,则一般设备的闭环系统能够处于内部稳定,并且,能够设计出从干扰w至评价输出z的L2增益(闭环系统的L2增益)小于正常数γ的状态反馈控制器K(=K(x))。
PA + A T P + 1 &gamma; 2 P B 1 B 1 T P + C 11 T C 11 + C 12 T C 12 < 0 - - - ( eq . 9 )
此时,控制器K(=K(x))之一表示为下式(eq.10)。
K(x)=u=-D122 -1{(1+m(x)xTC11 TC11x)D122 -TB2 T(x)P+C12}x (eq.10)
另外,m(x)为任意的正定函数。式(eq.10)基于由式(eq.11)表示的条件表示为式(eq.12)。
C12=o,D122=I (eq.11)
K(x)=u=-{(1+m(x)xTC11 TC11x)B2 T(x)P}x (eq.12)
因此,通过作为一例以上述式(eq.12)的方式设计的状态反馈控制器K(=K(x)),即以使图8的闭环系统的L2增益小于正常数γ的方式设计的状态反馈控制器K(=K(x)),计算控制输入u。由计算出的控制输入u获得可变衰减系数Cv。获得的可变衰减系数Cv用于基于要求衰减力计算部55的要求衰减力的计算。
图5是示出要求衰减力计算部55所执行的处理的流程的流程图。要求衰减力计算部55在S140中开始图5所示的要求衰减力计算处理。接着,在S141中从线性衰减系数确定部52输入线性衰减系数Cs。随后,在S142中,从可变衰减系数计算部54输入可变衰减系数Cv。接着,在S143中计算要求衰减系数Creq。要求衰减系数Creq是通过在可变衰减系数Cv上相加线性衰减系数Cs而求出的。之后,要求衰减力计算部55前进到S144,计算要求衰减力Freq,要求衰减力Freq是控制目标的衰减力。要求衰减力Freq通过要求衰减系数Creq与簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’相乘而求出。接着,在S145中输出要求衰减力Freq。之后,前进到S146,该处理结束。要求衰减力计算部55相当于本发明的要求衰减力计算单元。
图6是示出要求级数确定部56所执行的处理的流程的流程图。要求级数确定部56在S150中开始图6所示的要求级数确定处理。接着,在S151中输入要求衰减力Freq。随后,在S152中,确定要求级数Dreq。在确定要求级数Dreq时,要求级数确定部56参照衰减力特性表。衰减力特性表存储在微型计算机50的存储器内。在该衰减力特性表中,对于表示减振器20的衰减力特性的每个级数对应地设置多个簧上-簧下相对速度和与该簧上-簧下相对速度对应地由减振器20所产生的多个衰减力。在S152中,要求级数确定部56对于每个级数选择与簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’对应的衰减力。另外,从对于每个级数选择的衰减力中最终选出与要求衰减力Freq最接近的衰减力。然后,与最终选出的衰减力对应的级数被确定为要求级数Dreq
要求级数确定部56在S152中确定要求级数Dreq之后,前进到S153,并向致动器32输出与要求级数Dreq相应的信号。之后,前进到S154,该处理结束。接收到指令信号的致动器32基于该指令信号进行动作。阀31随着致动器32的动作进行动作。由此,控制可变节流机构30,使得表示减振器20的衰减力特性的级数变为要求级数Dreq。通过这种可变节流机构30的控制,减振器20的衰减力特性被逐级地控制。要求级数确定部56相当于本发明的衰减力特性控制单元。
微型计算机50按照以上说明的处理针对悬架装置SP的振动控制减振器20所产生的衰减力。在本实施方式中,该衰减力控制对于各个悬架装置独立地执行。图9是示出了利萨如曲线的一例以及减振器20的衰减力特性的可变范围的衰减力特性图,所述利萨如曲线表示在输入到线性衰减系数确定部52的中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α为0时、即中频簧上加速度未被输入时由要求衰减力计算部55计算出的要求衰减力Freq的推移。该衰减力特性图的横轴为簧上-簧下相对速度V,纵轴为衰减力F。另外,减振器20的衰减力特性的可变范围由区域R表示,区域R被夹在由产生的衰减力最小时所设定的级数Dmin表示的衰减力特性线与由产生的衰减力最大时所设定的级数Dmax表示的衰减力特性线之间。从图中可知,要求衰减力Freq的推移由平滑的利萨如曲线表示。该利萨如曲线形成为从线性衰减系数Cs所表示的衰减力特性线沿上下方向膨胀(也有时沿上下方向膨胀的量不相等)。另外,线性衰减系数Cs影响要求衰减力Freq的推移的倾向,例如,利萨如曲线的平均的倾斜度。
在本实施方式中,当中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α为0时,在利萨如曲线落在减振器20的衰减力特性的可变范围R中的范围内,线性衰减系数Cs被设定为最大值。因此,要求衰减力也为大值,减振器20所产生的衰减力增大。由此,抑制振动力对簧上部件HA产生很强的作用,因此簧上部件HA的振动迅速地衰减。
另一方面,当中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α大时,在簧上-簧下相对速度V大的区域(例如,图9的虚线A所包围的区域)中,因致动器32的响应延迟和微型计算机50的运算的时间上的制约,不能执行适当的要求衰减力Freq的计算。在此情况下,从提高乘坐舒适度的观点出发,优选线性衰减系数Cs尽可能小。以往,无论中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α是大还是小,为使簧上部件HA的振动迅速地衰减,线性衰减系数Cs都固定为尽可能大的值,因此,当中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α大时,特别是簧上-簧下相对速度V大的区域(例如,图9的区域A)中,车辆的乘坐舒适度恶化。
与此相对,在本实施方式中,中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α越大,线性衰减系数Cs被设定为越小的值。图10是示出了表示在随着最大振幅值α的增大而线性衰减系数Cs被改变为小值时的要求衰减力Freq的推移的利萨如曲线以及减振器20的衰减力特性的可变范围R的衰减力特性图。由图10的线性衰减系数Cs表示的衰减力特性线的斜率小于由图9的线性衰减系数Cs表示的衰减力特性线的斜率。另外,图10中所示的要求衰减力小于在相同的条件下图9中所示的要求衰减力。即,与最大振幅值α小时计算的要求衰减力相比,最大振幅值α大时计算的要求衰减力小。即,如果最大振幅值α增大,要求衰减力Freq减小。如果要求衰减力减小,减振器20所产生的衰减力也减小。通过这种衰减力的减小,来抑制中频振动输入时的乘坐舒适度的恶化,特别是振动速度大时的乘坐舒适度的恶化。
但是,当线性衰减系数Cs减小时,如图10所示利萨如曲线呈横置的形状,利萨如曲线中的由虚线表示的部分从减振器20的衰减力特性的可变范围R的下限中伸出。当要求衰减力Freq推移到可变范围R的下方时,表示减振器20的衰减力特性的级数被强制地设定为级数Dmin,因此不能执行相应于要求衰减力Freq的值的适当的衰减力控制。另外,要求衰减力Freq在图10的点B即减振器20的衰减力特性的可变范围R的下限不连续地变化。因此,衰减力的不连续的变化使乘客感到不适,从而乘坐舒适度恶化。
在本实施方式中,当中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α大时,为了防止车辆的乘坐舒适度的恶化,将线性衰减系数Cs设定为小的值,并还通过非线性权重确定部53调整在计算可变衰减系数Cv时使用的非线性权重β。如图8所示,非线性权重β作用于频率权重Ws被作用于评价输出zp的输出。因此,权重βWs作用于评价输出zp。另外,非线性H控制也是对系统进行控制使得干扰w尽可能不影响评价输出zp的干扰抑制控制。由此,在灵敏度函数由S表示的情况下,设计状态反馈控制器使得下述不等式(eq.13)成立。
‖βWsS‖<1  (eq.13)
当非线性权重β增大时,为使式(eq.13)成立,灵敏度函数S相对地减小,因此用于抑制干扰的控制性提高。然而,难以找出控制器的解。由此,状态反馈控制器的变动幅度增大(即,控制范围变大,利萨如曲线的膨胀度变大)。反之,当非线性权重β减小时,可在式(eq.13)成立的范围内增大灵敏度函数S。当灵敏度函数S增大时,控制偏差增大控制性恶化。然而,容易找出控制器的解。因此,状态反馈控制器的变动幅度减小(即,控制范围变小,利萨如曲线的膨胀度变小)。即,如图12所示,非线性权重β越大,控制灵敏度函数使其在(1/βWs)以下变得越困难,其结果是,要求衰减力Freq的利萨如曲线的膨胀度增加。反之,非线性权重β越小,利萨如曲线的膨胀度减小。
本实施方式着眼于这点通过根据线性衰减系数Cs的大小调整非线性权重β,从而调整表示要求衰减力Freq的推移的利萨如曲线的膨胀度。具体地,线性衰减系数Cs越小,非线性权重β被确定为越小的值以使利萨如曲线的膨胀落在减振器20的衰减力特性的可变范围R内。另外,此时,以使利萨如曲线的膨胀在落于可变范围R内的范围内尽可能大的方式,确定非线性权重β。当如此地确定非线性权重β时,如图11所示,即使线性衰减系数Cs减小时,利萨如曲线也落于减振器20的衰减力特性的可变范围R内。因此,要求衰减力不会在可变范围R的下限处不连续地变化。由此,不会因要求衰减力不连续地变化使乘客感到不适。
如上所示,根据本实施方式,设定为中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α越大线性衰减系数Cs越小,因此,簧上部件HA的振动迅速衰减,并且中频簧上加速度输入时乘坐舒适度的恶化被抑制。另外,设定为线性衰减系数Cs越小非线性权重β越小,因此表示要求衰减力Freq的推移的利萨如曲线落在减振器20的衰减力特性的可变范围R内。
(第二实施方式)
在上述第一实施方式中,通过根据线性衰减系数Cs的大小改变非线性权重β的值,对衰减力进行控制以使表示要求衰减力Freq的推移的利萨如曲线落在减振器20的衰减力特性的可变范围R内。另一方面,在本实施方式中,根据线性衰减系数Cs的变化,对要求衰减力进行修正以使要求衰减力落在减振器的衰减力特性的可变范围内。
图13是作为本发明的第二实施方式的车辆的悬架控制装置的整体概略图。该悬架控制装置2包括悬架装置SP和电气控制装置EL。电气控制装置EL包括各种传感器和微型计算机150。该悬架控制装置2的除微型计算机150以外的各构成与图1中所示的悬架控制装置1的各对应构成相同。因此,除微型计算机150以外的各构成被标记与图1中所示的各对应构成相同的符号,并省略对它们的具体的说明。
如图13所示,微型计算机150包括B.P.F处理部151、线性衰减系数确定部152、可变衰减系数计算部154、要求衰减力计算部155、修正要求衰减力计算部157以及要求级数确定部156。
B.P.F处理部151、线性衰减系数确定部152、以及可变衰减系数计算部154的功能分别与图1的B.P.F处理部51、线性衰减系数确定部52、以及可变衰减系数计算部54的功能相同,因此省略对它们的说明。线性衰减系数Cs和可变衰减系数Cv被输入到要求衰减力计算部155,要求衰减力计算部155基于输入的这些衰减系数来计算要求衰减力Freq。然后,要求衰减力计算部155输出计算的要求衰减力Freq以及在要求衰减力Freq的计算中使用的簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’。
来自线性衰减系数确定部152的线性衰减系数Cs、来自可变衰减系数计算部154的可变衰减系数Cv、来自要求衰减力计算部155的要求衰减力Freq和簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’被输入到修正要求衰减力计算部157,修正要求衰减力计算部157基于输入的值来计算修正要求衰减力。该修正要求衰减力是根据线性衰减系数Cs的大小对要求衰减力Freq进行修正而得的衰减力。随后,修正要求衰减力计算部157输出计算出的修正要求衰减力
Figure BPA00001423791400241
。来自修正要求衰减力计算部157的修正要求衰减力
Figure BPA00001423791400242
被输入到要求级数确定部156,要求级数确定部156基于输入的修正要求衰减力
Figure BPA00001423791400243
来确定要求级数Dreq。然后,要求级数确定部156向致动器32输出与所确定的要求级数Dreq对应的信号。
在如上构成的悬架控制装置2中,当衰减力控制的执行标志被设定为开启时,衰减力控制开始。当衰减力控制开始时,微型计算机150的线性衰减系数确定部152执行线性衰减系数确定处理,可变衰减系数计算部154执行可变衰减系数计算处理,要求衰减力计算部155执行要求衰减力计算处理,修正要求衰减力计算部157执行修正要求衰减力计算处理,要求级数确定部156执行要求级数确定处理。
线性衰减系数确定部152所执行的线性衰减系数确定处理与图2的流程图中所示的处理相同。通过这种处理,线性衰减系数Cs被确定,使得中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α越大线性衰减系数Cs越小。然后,所确定的线性衰减系数Cs被输出。
图14是示出可变衰减系数计算部154所执行的处理的流程的流程图。可变衰减系数计算部154在S210中开始图14所示的可变衰减系数计算处理。接着,可变衰减系数计算部154在S211中分别输入簧上加速度xpb”、簧下加速度xpw”、簧上-簧下相对变位量xpw-xpb以及簧下相对变位量xpr-xpw。随后,可变衰减系数计算部154在S212中计算簧上速度xpb’、簧下速度xpw’、簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’以及簧下相对速度xpr’-xpw’。
接着,可变衰减系数计算部154在S213中基于非线性H控制理论来计算可变衰减系数Cv。可变衰减系数Cv的计算方法与上述第一实施方式相同。但是,与上述第一实施方式的不同之处在于,非线性权重是预先确定的设定值。可变衰减系数计算部154在S213中计算出可变衰减系数Cv之后,在S214中输出可变衰减系数Cv。之后,可变衰减系数计算部154前进到S215,该处理结束。该可变衰减系数计算部154相当于本发明的可变衰减系数计算单元。
图15是示出要求衰减力计算部155所执行的处理的流程的流程图。要求衰减力计算部155在S220中开始图15所示的要求衰减力计算处理。接着,在S221中,线性衰减系数Cs从线性衰减系数确定部152向要求衰减力计算部155输入。随后,在S222中,可变衰减系数Cv从可变衰减系数计算部154向要求衰减力计算部155输入。接着,在S223中,通过在可变衰减系数Cv上相加线性衰减系数Cs计算要求衰减系数Creq。之后,在S224中,通过使要求衰减系数Creq与簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’相乘计算要求衰减力Freq。接着,在S225中输出要求衰减力Freq和要求衰减力Freq的计算中使用的簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’。之后,要求衰减力计算部155前进到S226,该处理结束。该要求衰减力计算部155相当于本发明的要求衰减力计算单元。
图16是示出修正要求衰减力计算部157所执行的处理的流程的流程图。修正要求衰减力计算部157在S230中开始图16所示的修正要求衰减力计算处理。接着,在S231中,要求衰减力Freq和簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’从要求衰减力计算部155向修正要求衰减力计算部157输入。随后,在S232中,可变衰减系数Cv从可变衰减系数计算部154向修正要求衰减力计算部157输入。接着,在S233中,线性衰减系数Cs从线性衰减系数确定部152向修正要求衰减力计算部157输入。
之后,修正要求衰减力计算部157前进到S234,并判断线性衰减系数Cs是否小于基准线性衰减系数Cs0。基准线性衰减系数Cs0是以在其被用于计算要求衰减力时表示要求衰减力的推移的利萨如曲线落在减振器20的衰减力特性的可变范围R内的方式预先确定的设定值,并被存储在微型计算机150中。该基准线性衰减系数Cs0与被存储在线性衰减系数表中的线性衰减系数中的最大的线性衰减系数、即中频簧上加速度xpbM”的最大振幅值α为0时对应的线性衰减系数相等。因此,参照线性衰减系数表确定的线性衰减系数Cs等于基准线性衰减系数Cs0或者小于基准线性衰减系数Cs0
当在S234中判定出线性衰减系数Cs小于基准线性衰减系数Cs0(S234:是)时,前进到S235。在S235中,判定可变衰减系数Cv是否为负。当判定出可变衰减系数Cv为负时(S235:是),前进到S236。在S234的判定结果和S235的判定结果均为是的情况下,即,在线性衰减系数Cs小于基准线性衰减系数Cs0且可变衰减系数Cv为负的情况下,计算出的要求衰减力Freq小。因此,要求衰减力Freq有可能小于减振器20的衰减力特性的可变范围的下限。因此,在此情况下,对要求衰减力进行修正以使要求衰减力不超出可变范围。具体地,修正要求衰减力计算部157在S234和S235的判定结果为是的情况下前进到S236,并基于下式(eq.14)计算修正要求衰减力
Figure BPA00001423791400261
F req * = C s ( x pw &prime; - x pb &prime; ) - C s - C min C s 0 - C min { C s 0 ( x pw &prime; - x pb &prime; ) - F req 0 } - - - ( eq . 14 )
在上述式(eq.14)中,Cmin是对于在表示减振器20的衰减力特性的级数为最小级数Dmin时减振器20所产生的衰减力(最小衰减力)的振动速度的系数(最小衰减系数)。另外,Freq0是使用基准线性衰减系数Cs0计算的要求衰减力(基准要求衰减力),可基于下式(eq.15)计算。
Freq0=(Cs0+Cv)(xpw′-xpb′)  (eq.15)
另外,如果将式(eq.15)代入式(eq.14)中,则得到式(eq.16)。
F req * = C s ( x pw &prime; - x pb &prime; ) - C s - C min C s 0 - C min { C s 0 ( x pw &prime; - x pb &prime; ) - C s 0 ( x pw &prime; - x pb &prime; ) - C v ( x pw &prime; - x pb &prime; ) }
= C s ( x pw &prime; - x pb &prime; ) + C v ( C s 0 - C min ) - ( C s 0 - C s ) C s 0 - C min ( x pw &prime; - x pb &prime; )
= C s ( x pw &prime; - x pb &prime; ) + C v ( x pw &prime; - x pb &prime; ) - C v ( C s 0 - C s C s 0 - C min ) ( x pw &prime; - x pb &prime; )
= F req - C v C s 0 - C s C s 0 - C min ( x pw &prime; - x pb &prime; ) - - - ( eq . 16 )
从式(eq.16)可知,修正要求衰减力
Figure BPA00001423791400267
是通过从要求衰减力计算部155所计算出的要求衰减力Freq中减去Cv((Cs0-Cs)/(Cs0-Cmin))(xpw’-xpb’)而对要求衰减力Freq进行了修正而得的衰减力。另外,从式(eq.16)可知,式(eq.16)的右边包含线性衰减系数Cs,因此修正要求衰减力
Figure BPA00001423791400268
是根据线性衰减系数Cs的大小修正要求衰减力Freq的值。此外,从式(eq.16)可知,修正要求衰减力
Figure BPA00001423791400271
是基于基准线性衰减系数Cs0与最小衰减系数Cmin的差(Cs0-Cmin)和基准线性衰减系数Cs0与线性衰减系数Cs的差(Cs0-Cs)的比(Cs0-Cs)/(Cs0-Cmin)修正要求衰减力Freq的值。
修正要求衰减力计算部157在S236中基于上述式(eq.14)计算出修正要求衰减力
Figure BPA00001423791400272
之后,前进到S238,并输出修正要求衰减力
Figure BPA00001423791400273
。之后,修正要求衰减力计算部157前进到S239,该处理结束。
另外,当S235的判定结果为否时,修正要求衰减力计算部157前进到S237。当S235的判定结果为否时,即可变衰减系数Cv为正时,要求衰减力Freq大于线性衰减力,因此要求衰减力Freq不会小于减振器20的衰减力特性的可变范围R的下限。即,不需要修正要求衰减力Freq。因此,当S235的判定结果为否时,在S237中将要求衰减力Freq直接代入修正要求衰减力Freq *中。接着,修正要求衰减力计算部157在S238中输出修正要求衰减力Freq *。之后,修正要求衰减力计算部157前进到S239,该处理结束。
另外,在S234的判定结果为否时,修正要求衰减力计算部157也前进到S237。当S234的判定结果为否时,线性衰减系数Cs不小于基准线性衰减系数Cs0。此情况下,线性衰减系数Cs与基准线性衰减系数Cs0相等。使用基准线性衰减系数Cs0计算出的基准要求衰减力Freq0是减振器20的衰减力特性的可变范围内的衰减力,因此,当S234的判定结果为否时,不需要修正要求衰减力。因此,在S237中将要求衰减力Freq直接代入修正要求衰减力Freq *中。接着,修正要求衰减力计算部157在S238中输出修正要求衰减力Freq *,并进一步前进到S239,该处理结束。该修正要求衰减力计算部157相当于本发明的修正要求衰减力计算单元。
要求级数确定部156所执行的要求级数确定处理基本上与图6中所示的第一实施方式的要求级数确定部56所执行的要求级数确定处理相同。但是,相对于图6的S151中输入要求衰减力Freq,在本实施方式的要求级数确定处理中取代输入要求衰减力Freq而输入修正要求衰减力Freq *。其它的步骤与图6相同,因此省略说明。
在本实施方式中,如上所述,基于要求衰减力Freq被修正后的修正要求衰减力Freq *对减振器20的衰减力特性进行控制。下面对该修正的效果进行说明。
图17是示出表示要求衰减力的推移的利萨如曲线以及减振器20的衰减力特性的可变范围R的衰减力特性图。图中的虚线所示的利萨如曲线A表示基准要求衰减力Freq0的推移,基准要求衰减力Freq0是线性衰减系数为基准线性衰减系数Cs0时计算出的要求衰减力。该基准要求衰减力Freq0与中频簧上加速度为0时、即中频簧上加速度的最大振幅值α为0时计算出的要求衰减力相等。另外,图中的实线所表示的利萨如曲线B表示要求衰减力Freq的推移,该要求衰减力Freq是中频簧上加速度的最大振幅值α大时使用由线性衰减系数确定部152确定的线性衰减系数Cs计算出的要求衰减力。线性衰减系数Cs小于基准线性衰减系数Cs0
如图所示,利萨如曲线A落在减振器20的衰减力特性的可变范围R内。另一方面,利萨如曲线B的下方部分从可变范围R伸出。如此,当线性衰减系数从基准线性衰减系数Cs0变为小于基准线性衰减系数Cs0的值Cs时,表示要求衰减力的推移的利萨如曲线可能从减振器20的衰减力特性的可变范围R伸出。表示从可变范围R伸出的部分的要求衰减力Freq向减振器20的衰减力特性的下限(由Dmin表示的衰减力特性线)的下方推移。当要求衰减力Freq沿着这样的推移变化时,在图的点D的位置上衰减力的推移急剧地变化,从而具有使乘客感到不适的问题。
与此相对,在本实施方式中,对要求衰减力进行修正,使得利萨如曲线B中的由线性衰减系数Cs表示的衰减力特性线的靠下方部分、即可变衰减系数Cv为负的区域变为由图17的点划线C表示的曲线。该点划线C所示的曲线表示基于上述式(eq.14)计算出的修正要求衰减力
Figure BPA00001423791400281
的推移。从图中可知,曲线C在减振器20的衰减力特性的可变范围R内发生推移。
基于式(eq.14)计算的修正要求衰减力Freq *必然成为减振器20的衰减力特性的可变范围R内的衰减力。其理由在下面进行说明。如图17所示,例如,簧上-簧下相对速度为V1时计算的修正要求衰减力Freq *通过将V1代入式(eq.14)的簧上-簧下相对速度xpw’-xpb’中而表示为下式(eq.17)。
F req * = C s V 1 - C s - C min C s 0 - C min ( C s 0 V 1 - F req 0 ) - - - ( eq . 17 )
式(eq.17)可变形为下式(eq.18)。
F req * = C s V 1 - C s V 1 - C min V 1 C s 0 V 1 - C min V 1 ( C s 0 V 1 - F req 0 ) = F s - F s - F min F s 0 - F min ( F s 0 - F req 0 ) - - - ( eq . 18 )
在式(eq.18)中,Fs是线性衰减系数Cs与簧上-簧下相对速度V1相乘得到的线性衰减力,Fs0是基准线性衰减系数Cs0与簧上-簧下相对速度V1相乘得到的基准线性衰减力,Fmin是最小衰减系数Cmin与簧上-簧下相对速度V1相乘得到的最小衰减力。
另外,在式(eq.18)中,(Fs-Fmin)/(Fs0-Fmin)表示线性衰减力Fs和最小衰减力Fmin的差(比较衰减力差)相对于基准线性衰减力Fs0和最小衰减力Fmin的差(基准衰减力差)的比(差分衰减比)。基于该差分衰减比来计算修正要求衰减力Freq *。另外,当差分衰减比由G表示时,式(eq.18)可变形为式(eq.19)。
Freq *=Fs-G(Fs0-Freq0)  (eq.19)
因此,修正要求衰减系数Freq *也可以由上述式(eq.19)计算。
另外,式(eq.19)也可变形为式(eq.20)。
F s - F req * F s - F min = F s 0 - F req 0 F s 0 - F min - - - ( eq . 20 )
式(eq.20)的右边表示基准线性衰减力Fs0和基准要求衰减力Freq0的差相对于基准线性衰减力Fs0和最小衰减力Fmin的差的比。另一方面,式(eq.20)的左边表示线性衰减力Fs和最小衰减力Fmin的差相对于线性衰减力Fs和修正要求衰减力Freq *差的比。
图18是表示式(eq.20)所示的各衰减力差的关系的模式图。在图18中,基准线性衰减力Fs0和最小衰减力Fmin的差由A表示,基准线性衰减力Fs0和基准要求衰减力Freq0的差由B表示。另外,线性衰减力Fs和最小衰减力Fmin的差由C表示,线性衰减力Fs和修正要求衰减力Freq *的差由D表示。在式(eq.20)成立的情况下,B/A=D/C成立。
基准要求衰减力Freq0是使用基准线性衰减系数Cs0计算出的,因此该衰减力不会小于最小衰减力Fmin。因此,如图18所示,差B小于差A,B/A小于1。如果B/A小于1,则D/C也小于1。因此,修正要求衰减力Freq *大于最小衰减力Fmin。因此,修正要求衰减力Freq *落在减振器的衰减力特性的可变范围内。
另外,通过基于上述式(eq.14)或式(eq.19)计算修正要求衰减力Freq *,来维持图18所示的各衰减力的关系。因此,能够计算可变范围R内的要求衰减力的推移的倾向与基准要求衰减力Freq0的推移的倾向一致的修正要求衰减力Freq *
从以上的说明中可知,根据本实施方式,当基于中频簧上加速度的振动很大时,线性衰减系数Cs被确定为小值。因此,基于上述振动的输入的乘坐舒适度的恶化被抑制。另外,当要求衰减力Freq因线性衰减系数Cs变为小值而可能超出减振器20的衰减力特性的可变范围R时,对要求衰减力Freq进行修正。通过这种修正,能够使表示修正要求衰减力Freq *的推移的利萨如曲线落在可变范围R中。
在上述第二实施方式中,基准线性衰减系数Cs0与由线性衰减系数确定部152确定的最大线性衰减系数相等。但是,基准线性衰减系数Cs0可被设定为满足下述条件的任意的值,即,表示使用基准线性衰减系数Cs0计算出的要求衰减力的推移的利萨如曲线落在减振器20的衰减力特性的可变范围R内。只要基准线性衰减系数Cs0满足该条件,修正要求衰减力Freq *就属于减振器20的衰减力特性的可变范围R内的衰减力。
另外,在上述的例子中,示出了当线性衰减系数Cs被确定为比基准线性衰减系数Cs0小的值时以使要求衰减力Freq不小于减振器20的衰减力特性的下限的方式对要求衰减力Freq进行修正的例子。与该例相同,当线性衰减系数Cs被确定为比基准线性衰减系数Cs0大的值时以使要求衰减力Freq不大于减振器20的衰减力特性的上限的方式对要求衰减力Freq进行修正。在此情况下,改变上述式(eq.14),基于下式(eq.21)计算修正要求衰减力Freq *
F req * = C s ( x pw &prime; - x pb &prime; ) - C max - C s C max - C s 0 { C s 0 ( x pw &prime; - x pb &prime; ) - F req 0 } - - - ( eq . 21 )
在上述式(eq.21)中,Cmax是对表示减振器20的衰减力特性的级数为最大级数Dmax时减振器20所产生的衰减力的振动速度的系数。另外,在线性衰减系数Cs大于基准线性衰减系数Cs0并且可变衰减系数Cv为正时,进行基于式(eq.21)对要求衰减力的修正。即图16的S234和S235的判定式的不等号为相反方向。另外,在要求衰减力可能超出减振器20的衰减力特性的上限和下限两者的情况下,可并用基于式(eq.14)的修正和基于式(eq.21)的修正对要求衰减力进行修正。
(第三实施方式)
接着,对本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式中说明的衰减力控制装置通过将非线性H控制理论应用到基于安装在簧上部件HA的前方左右以及后方左右的四个悬架装置的运动而设计出的控制系统,从而同时控制各悬架装置的各减振器所产生的衰减力,以使基于簧上部件HA的起伏运动(上下运动)、侧倾运动以及俯仰运动的、簧上部件HA的控制目标位置的振动衰减。
图19是示出在簧上部件HA的前方左右和后方左右安装有四个悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL的车辆模型(四轮模型)的图。如图所示,悬架装置SPFR安装在簧上部件HA的右前方位置上,悬架装置SPFL安装在簧上部件HA的左前方位置上,悬架装置SPRR安装在簧上部件HA的右后方位置上、悬架装置SPRL安装在簧上部件HA的左后方位置上。各悬架装置包括弹簧及能够改变衰减力特性的减振器。通过由致动器32FR、32FL、32RR、32RL的动作引起的安装在减振器内部的阀的动作,可改变设置在各悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL上的减振器的衰减力特性。
另外,在簧上部件HA上安装有簧上加速度传感器41FR、41FL、41RR、41RL、侧倾角加速度传感器45、以及俯仰角加速度传感器46。簧上加速度传感器41FR检测簧上部件HA的右前方位置的上下方向上的加速度xpbFR”,簧上加速度传感器41FL检测簧上部件HA的左前方位置的上下方向上的加速度xpbFL”,簧上加速度传感器41RR检测簧上部件HA的右后方位置的上下方向上的加速度xpbRR”,簧上加速度传感器41RL检测簧上部件HA的左后方位置的上下加速度xpbRL”。侧倾角加速度传感器45检测侧倾角加速度θr”,侧倾角加速度θr”是簧上部件HA的控制目标位置的侧倾方向(绕前后轴的方向)上的角加速度。俯仰角加速度传感器46检测俯仰角加速度θp”,俯仰角加速度θp”是簧上部件HA的控制目标位置的俯仰方向(绕左右轴的方向)上的角加速度。
另外,行程传感器43FR、43FL、43RR、43RL分别安装到各悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL。行程传感器43FR通过测量配置在悬架装置SPFR的减振器内的活塞的相对变位量来检测簧上-簧下相对变位量xpwFR-xpbFR,簧上-簧下相对变位量xpwFR-xpbFR是簧上部件HA的右后方位置的上下方向变位量xpbFR和与悬架装置SPFR连结的簧下部件LAFR的上下方向变位量xpwFR的差。行程传感器43FL检测簧上-簧下相对变位量xpwFL-xpbFL,簧上-簧下相对变位量xpwFL-xpbFL是簧上部件HA的左前方位置的上下方向变位量xpbFL和与悬架装置SPFL连结的簧下部件LAFL的上下方向变位量xpwFL的差。行程传感器43RR检测簧上-簧下相对变位量xpwRR-xpbRR,簧上-簧下相对变位量xpwRR-xpbRR是簧上部件HA的右后方位置的上下方向变位量xpbRR和与悬架装置SPRR连结的簧下部件LARR的上下方向变位量xpwRR的差。行程传感器43RL检测簧上-簧下相对变位量xpwRL-xpbRL,簧上-簧下相对变位量xpwRL-xpbRL是簧上部件HA的左后方位置的上下方向变位量xpbRL和与悬架装置SPRL连结的簧下部件LARL的上下方向变位量xpwRL的差。
图20是示出本实施方式涉及的悬架控制装置3的整体构成的概略图。该悬架控制装置3包括各悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL以及电气控制装置EL。另外,图中代表性地示出了悬架装置SPFR,其它的悬架装置SPFL、SPRR、SPRL的图示省略。另外,悬架装置SPFR的构成与图1中所示的悬架装置SP的构成相同,因此省略对它的具体的说明。
电气控制装置EL包括上述的各传感器以及相当于本发明的衰减力控制装置的微型计算机250。各传感器的检测值被输入到微型计算机250中。微型计算机250基于输入的检测值向各致动器32FR、32FL、32RR、32RL输出作为设置在各悬架装置SPFL、SPFR、SPRL、SPRR中的各减振器的控制目标级数的要求级数DreqFR、DreqFL、DreqRR、DreqRL。各致动器进行动作,使得表示对应的悬架装置的减振器的衰减力特性的级数成为要求级数。由此,各悬架装置的各减振器产生的衰减力被同时地控制。
另外,微型计算机250包括B.P.F处理部251、中频输入电平判定部258、线性衰减系数确定部252、可变衰减系数计算部254、要求衰减力计算部255、以及要求级数确定部256。B.P.F处理部251输入簧上加速度传感器41FR、41FL、41RR、41RL所检测出的簧上加速度xpbFR”、xpbFL”、xpbRR”、xpbRL”,并对输入的簧上加速度xpbFR”、xpbFL”、xpbRR”、xpbRL”执行带通滤波处理。通过该处理,输出3~10Hz的振动频率的簧上加速度xpbMFR”、xpbMFL”、xpbMRR”、xpbMRL”。
经过B.P.F处理部51的中频簧上加速度xpbMFR”、xpbMFL”、xpbMRR”、xpbMRL”被输入到中频输入电平判定部258,中频输入电平判定部258确定表示中频簧上加速度的大小的中频输入电平Lv。然后,中频输入电平判定部258输出所确定的中频输入电平Lv。中频输入电平Lv被输入到线性衰减系数确定部252,线性衰减系数确定部252根据该电平Lv分别确定关于四个悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL的各减振器应产生的线性衰减力的线性衰减系数CsFR、CsFL、CsRR、CsRL。然后,线性衰减系数确定部252输出所确定的线性衰减系数CsFR、CsFL、CsRR、CsRL
传感器值从各种传感器输入到可变衰减系数计算部254,可变衰减系数计算部254基于输入值并根据非线性H控制理论,分别计算关于四个悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL的各减振器应产生的可变衰减力的可变衰减系数CvFR、CvFL、CvRR、CvRL。然后,可变衰减系数计算部254输出计算出的可变衰减系数CvFR、CvFL、CvRR、CvRL
线性衰减系数CsFR、CsFL、CsRR、CsRL和可变衰减系数CvFR、CvFL、CvRR、CvRL被输入到要求衰减力计算部255,要求衰减力计算部255根据输入的这些衰减系数分别计算要求衰减力FreqFR、FreqFL、FreqRR、FreqRL,要求衰减力FreqFR、FreqFL、FreqRR、FreqRL是四个悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL的各减振器应产生的衰减力。然后,要求衰减力计算部255输出计算出的要求衰减力FreqFR、FreqFL、FreqRR、FreqRL。要求衰减力FreqFR、FreqFL、FreqRR、FreqRL被输入到要求级数确定部256,要求级数确定部256基于输入的要求衰减力分别计算要求级数DreqFR、DreqFL、DreqRR、DreqRL,要求级数DreqFR、DreqFL、DreqRR、DreqRL是四个悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL的各减振器的衰减力特性的控制目标级数。然后,要求级数确定部256将计算出的要求级数DreqFR、DreqFL、DreqRR、DreqRL分别输出到对应的致动器32FR、32FL、32RR、32RL
在上述构成的悬架控制装置3中,例如,当簧上加速度xpbFR”、xpbFL”、xpbRR”、xpbRL”的任一者超过预定的阈值时,衰减力控制的执行标志被设定为开启。由此,衰减力控制开始,中频输入电平判定部258每隔预定的短时间执行图21所示的处理,线性衰减系数确定部252每隔预定的短时间执行图22所示的处理,可变衰减系数计算部254每隔预定的短时间执行图23所示的处理,要求衰减力计算部255每隔预定的短时间执行图24所示的处理,要求级数确定部每隔预定的短时间执行图25所示的处理。
图21是示出中频输入电平判定部258所执行的处理的流程的流程图。中频输入电平判定部258在S310中开始图21所示的中频输入电平判定处理。接着,在S311中,经过B.P.F处理部251的中频簧上加速度xpbMFR”、xpbMFL”、xpbMRR”、xpbMRL”被输入到中频输入电平判定部258。随后,中频输入电平判定部258在S312中判定中频簧上加速度xpbMFR”是否大于基准加速度x0RR”。当该判定结果为是时,中频输入电平判定部258前进到S316,当该判定结果为否时,中频输入电平判定部258前进到S313。在S313中,中频输入电平判定部258判定中频簧上加速度xpbMFL”是否大于基准加速度x0FL”。当该判定结果为是时,中频输入电平判定部258前进到S316,当该判定结果为否时,中频输入电平判定部258前进到S314。在S314中,中频输入电平判定部258判定中频簧上加速度xpbMRR”是否大于基准加速度x0RR”。当该判定结果为是时,中频输入电平判定部258前进到S316,当该判断结果为否时,中频输入电平判定部258前进到S315。在S315中,中频输入电平判定部258判定中频簧上加速度xpbMRL”是否大于基准加速度x0RL”。当该判定结果为是时,中频输入电平判定部258前进到S316,当该判断结果为否时,中频输入电平判定部258前进到S317。
当S312~S315的判定结果的至少一者为是时,中频输入电平判定部258前进到S316,并将中频输入电平Lv设为1。另一方面,当S312~S315的判定结果都为否时,中频输入电平判定部258前进到S317,并将中频输入电平Lv设定为0。另外,上述基准加速度x0RR”、x0FL”、x0RR”、x0RL”为是否需要用于抑制基于中频带的簧上加速度的振动的控制(用于抑制乘坐舒适度的恶化的控制)的阈值的加速度。因此,在本实施方式中,当各中频簧上加速度xpbMFR”、xpbMFL”、xpbMRR”、xpbMRL”中的任一个中频簧上加速度超过该阈值时,中频输入电平Lv也被设定为1,而在全部中频簧上加速度未超过阈值时,中频输入电平Lv被设定为0。当中频输入电平Lv为1时,表示所输入的中频簧上加速度大,当中频输入电平Lv为0时,表示所输入的中频簧上加速度小或者中频簧上加速度未被输入。
中频输入电平判定部258在S316或S317中设定中频输入电平Lv之后,中频输入电平判定部258前进到S318,并输出设定的中频输入电平Lv。之后,中频输入电平判定部258前进到S319,该处理结束。所输出的中频输入电平Lv被输入到线性衰减系数确定部252。
图22是示出线性衰减系数确定部252所执行的处理的流程的流程图。线性衰减系数确定部252在S320中开始图22的线性衰减系数确定处理。接着,线性衰减系数确定部252在S321中输入中频输入电平Lv。随后,线性衰减系数确定部252在S322中判定所输入的电平Lv是否为0。当Lv为0时(S322:是),即中频簧上加速度小或者中频簧上加速度未被输入时,线性衰减系数确定部252前进到S323。另一方面,当Lv为1时(S322:否),即中频簧上加速度大时,线性衰减系数确定部252前进到S324。
线性衰减系数确定部252在S323或S324中确定线性衰减系数CsFR、CsFL、CsRR、CsRL。在S323中,线性衰减系数CsFR、CsFL、CsRR、CsRL分别被设定为系数CsFRA、CsFLA、CsRRA、CsRLA。另一方面,在S324中,线性衰减系数CsFR、CsFL、CsRR、CsRL分别被设定为系数CsFLB、CsFLB、CsRRB、CsRLB。即,根据中频输入电平Lv,所确定的线性衰减系数的大小不同。另外,预定确定被设定为线性衰减系数的各系数使它们具有下式(eq.22)所示的关系。
C sFRA > C sFRB C sFLA > C sFLB C sRRA > C sRRB C sRLA > C sRLB - - - ( eq . 22 )
从式(eq.22)可知,当Lv为1时、即中频簧上加速度大时设定的线性衰减系数CsFLB、CsFLB、CsRRB、CsRLB比Lv为0时、即中频簧上加速度小时设定的线性衰减系数CsFRA、CsFLA、CsRRA、CsRLA小。即,线性衰减系数被确定为中频簧上加速度越大线性衰减系数越小。
线性衰减系数确定部252在S323或S324中分别确定线性衰减系数CsFR、CsFL、CsRR、CsRL之后,线性衰减系数确定部252前进到S325,并输出所确定的线性衰减系数CsFR、CsFL、CsRR、CsRL。之后,线性衰减系数确定部252前进到S326,该处理结束。
图23是示出可变衰减系数计算部254所执行的处理的流程的流程图。可变衰减系数计算部254在S330中开始图23的可变衰减系数计算处理。接着,在S331中,簧上加速度xpbFR”、xpbFL”、xpbRR”、xpbRL”从各簧上加速度传感器41FR、41FL、41RR、41RL输入可变衰减系数计算部254,簧上-簧下变位量xpwFR-xpbFR、xpwFL-xpbFL、xpwRR-xpbRR、xpwRL-xpbRL从各行程传感器43FR、43FL、43RR、43RL输入可变衰减系数计算部254,侧倾角加速度θr”从侧倾角加速度传感器45输入可变衰减系数计算部254,俯仰角加速度θp”从俯仰角加速度传感器46输入可变衰减系数计算部254。
随后,可变衰减系数计算部254在S332中计算状态量。在此情况下,对侧倾角变位量θr、侧倾角变位速度θr’、俯仰角变位量θp、俯仰角变位速度θp’、簧上变位量xpbFR、xpbFL、xpbRR、xpbRL、簧上变位速度xpbFR’、xpbFL’、xpbRR’、xpbRL’、簧上-簧下相对速度xpwFR’-xpbFR’、xpwFL’-xpbFL’、xpwRR’-xpbRR’、xpwRL’-xpbRL’、加速度的时间导数(加速度变化率)、起伏加速度xh”等、应控制的量、计算所需要的量进行运算。另外,起伏加速度xh”是簧上部件HA的控制目标位置的上下方向加速度,并可根据各悬架装置所安装的位置的簧上加速度xpbFR”、xpbFL”、xpbRR”、xpbRL”推定。
接着,可变衰减系数计算部254前进到S333,通过将非线性H控制应用到基于安装在簧上部件HA上的四个悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL的运动而设计出的控制系统,来计算关于四个悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL的各减振器应产生的可变衰减力的可变衰减系数CvFR、CvFL、CvRR、CvRL,以使基于簧上部件HA的起伏(heave)运动(上下运动)、侧倾运动、俯仰运动的簧上部件HA的控制目标位置的振动衰减。在此情况下,控制系统的状态空间表现所使用的运动方程式为式(eq.23)所示的簧上部件HA的起伏运动方程式、式(eq.24)所示的簧上部件HA的侧倾运动方程式、以及式(eq.25)所示的簧上部件HA的俯仰运动方程式。
M b x h &prime; &prime; = F FR + F FL + F RR + F RL - - - ( eq . 23 ) 2 I r &theta; r &prime; &prime; = T f F FR - T f F FL + T r F RR - T r F RL - - - ( eq . 24 ) I p &theta; p &prime; &prime; = LF FR + LF FL - LF RR - LF RL - - - ( eq . 25 )
其中,
Mb:簧上部件的质量,Tf:轮距(前侧),Tr:轮距(后侧),Ir:侧倾惯性矩,Ip:俯仰惯性矩,L:轴距
上述式(eq.24)和式(eq.25)是在控制目标位置为簧上部件HA的重心位置时导出的运动方程式。另外,上述式(eq.23)~式(eq.25)中的FFR是在簧上部件HA的右前方位置沿上下方向作用的力,FFL是在簧上部件HA的左前方位置沿上下方向作用的力,FRR是在簧上部件HA的右前方位置沿上下方向作用的力,FRL是在簧上部件HA的右前方位置沿上下方向作用的力。这些上下方向的力表示为下式(eq.26)~式(eq.29)。
FFR=KFR(xpwFR-xpbFR)+CsFR(xpwFR′-xpbFR′)+CvFR(xpwFR′-xpbFR′) (eq.26)
FFL=KFL(xpwFL-xpbFL)+CsFL(xpwFL′-xpbFL′)+CvFL(xpwFL′-xpbFL′) (eq.27)
FRR=KRR(xpwRR-xpbRR)+CsRR(xpwRR′-xpbRR′)+CvRR(xpwRR′-xpbRR′) (eq.28)
FRL=KRL(xpwRL-xpbRL)+CsRL(xpwRL′-xpbRL′)+CvRL(xpwRL′-xpbRL′) (eq.29)
在上述式(eq.26)~式(eq.29)中,KFR是悬架装置SPFR的弹簧的弹簧常数、KFL是悬架装置SPFL的弹簧的弹簧常数,KRR是悬架装置SPRR的弹簧的弹簧常数,KRL是悬架装置SPRL的弹簧的弹簧常数。
由上述式(eq.23)~式(eq.25),导出成为双线性系统那样的一般设备的状态空间表现。被导出的状态空间表现记为下式(eq.30)。
x &prime; = Ax + B ( x ) u z = Cx + Du - - - ( eq . 30 )
在上述式(eq.30)中,x为状态量,z为评价输出,u为控制输入。如下式(eq.31)所示,控制输入u为各悬架装置的减振器的可变衰减系数。
u = C vFR C vFL C vRR C vRL - - - ( eq . 31 )
由于式(eq.30)为双线性系统,因此,与上述第一实施方式同样,通过求解黎卡提不等式可计算出控制输入u。由计算出的控制输入u得到各可变衰减系数。状态量、评价输出以及各系数矩阵的详细情况省略。
如上所述,在可变衰减系数计算部254计算出各可变衰减系数CvFR、CvFL、CvRR、CvRL之后,可变衰减系数计算部254前进到S334,并输出可变衰减系数CvFR、CvFL、CvRR、CvRL。之后,可变衰减系数计算部254前进到S335,该处理结束。
图24是示出要求衰减力计算部255所执行的处理的流程的流程图。要求衰减力计算部255在图的S340中开始该要求衰减力计算处理。接着,在S341中,线性衰减系数CsFR、CsFL、CsRR、CsRL被输入到要求衰减力计算部255。随后,在S342中,可变衰减系数CvFR、CvFL、CvRR、CvRL被输入到要求衰减力计算部255。
随后,要求衰减力计算部255前进到S343,如下式(eq.32)所示,通过相加可变衰减系数和线性衰减系数来计算要求衰减系数CreqFR、CreqFL、CreqRR、CreqRL
C reqFR = C vFR + C sFR C reqFL = C vFL + C sFL C reqRR = C vRR + C sRR C reqRL = C vRL + C sRL - - - ( eq . 32 )
接着,要求衰减力计算部255在S344中通过将要求衰减系数CreqFR、CreqFL、CreqRR、CreqRL和与各要求衰减系数对应的簧上-簧下相对速度xpwFR’-xpbFR’、xpwFL’-xpbFL’、xpwRR’-xpbRR’、xpwRL’-xpbRL’相乘来计算作为控制目标的衰减力的要求衰减力FreqFR、FreqFL、FreqRR、FreqRL。接着,要求衰减力计算部255在S345中输出要求衰减力FreqFR、FreqFL、FreqRR、FreqRL。之后,要求衰减力计算部255前进到S346,该处理结束。
图25是示出要求级数确定部256所执行的处理的流程的流程图。要求级数确定部256在图的S350中开始该要求级数确定处理。接着,在S351中,要求衰减力FreqFR、FreqFL、FreqRR、FreqRL被输入到要求级数确定部256。随后,在S352中,要求级数确定部256参照衰减力特性表对各悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL的各减振器确定要求级数DreqFR、DreqFL、DreqRR、DreqRL。接着,要求级数确定部256在S353中输出所确定的要求级数DreqFR、DreqFL、DreqRR、DreqRL。之后,要求级数确定部256前进到S354,该处理结束。要求级数被分别输入到各致动器32FR、32FL、32RR、32RL,各致动器32FR、32FL、32RR、32RL对阀进行控制使得表示对应的减振器的衰减力特性的级数成为所输入的要求级数。如此,各悬架装置SPFR、SPFL、SPRR、SPRL的衰减力被同时控制。
在该第三实施方式中,中频输入电平Lv为1时、即中频簧上加速度大时设定的线性衰减系数比中频输入电平Lv为0时、即中频簧上加速度小时设定的线性衰减系数小。即,线性衰减系数被确定为中频簧上加速度越大线性衰减系数越小。因此,在中频簧上加速度大的情况下,与中频簧上加速度小的情况相比,要求衰减力小。由此,乘坐舒适度的恶化得以抑制。另外,在中频簧上加速度小的情况或者中频簧上加速度未被输入的情况下,与中频簧上加速度大的情况相比,要求衰减力大。由此,簧上部件HA的振动迅速地衰减。
另外,根据第三实施方式,考虑到簧上部件HA的起伏运动、侧倾运动以及俯仰运动,使簧上部件HA的控制目标位置的振动衰减。由此,提高了控制目标位置的乘坐舒适度。另外,在基于非线性H控制计算的可变衰减系数中考虑簧上部件HA的起伏运动、侧倾运动以及俯仰运动,因此,通过控制各悬架装置的减振器所产生的可变衰减力的大小能够进行基于这些运动的、簧上部件HA的控制目标位置的振动的综合衰减控制。另一方面,在确定线性衰减系数的大小时考虑了中频簧上加速度的影响,因此,通过控制各悬架装置的减振器所产生的线性衰减力的大小,进行用于抑制中频簧上加速度输入时乘坐舒适度的恶化进行的衰减控制。即,通过控制可变衰减力对簧上部件HA的振动进行综合衰减控制,并通过调整线性衰减力的大小来抑制中频簧上加速度振动输入时的乘坐舒适度的恶化。由此,进行兼顾簧上部件HA的振动的综合衰减以及中频簧上加速度振动输入时的乘坐舒适度的恶化的抑制的衰减力控制。
在该第三实施方式中,当中频带的振动小时,中频输入电平Lv被设定为0,当中频带的振动大时,中频输入电平Lv被设定为1。然后,基于如此两级设定的中频输入电平Lv,确定线性衰减系数,使得中频带的振动越大线性衰减系数越小。除这种确定方法以外,还可采用例如下面的方法,即,根据中频簧上加速度的最大振幅值的大小将中频输入电平Lv设定为1~5,并根据多级设定的电平,确定各线性衰减系数,使得中频带的振动越大各线性衰减系数越小。另外,例如,也可参照如图26所示的表示中频簧上加速度的大小与线性衰减系数的关系的图来确定各线性衰减系数,使得中频簧上加速度越大各线性衰减系数越小。另外,在中频簧上加速度与线性衰减系数的关系表示为函数的情况下,也可使用该函数来确定各线性衰减系数。此时,函数可以表示为一次式,也可以表示为考虑到线性衰减系数的饱和特性的函数。即,只要以中频带的振动越大线性衰减系数越小的方式确定线性衰减系数,可采用任何的确定方法。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,本发明不应限定解释为上述实施方式。例如,在上述第一实施方式中,示出了基于中频簧上加速度的最大振幅值α判断中频带中的振动的大小,但也可以使用中频簧上加速度的绝对值的最大值等。另外,在上述实施方式中,当表示要求衰减力的推移的利萨如曲线小于减振器的衰减力特性的下限时,使要求衰减力落在减振器的衰减力特性的可变范围内,但是,同样地,也可以在表示要求衰减力的推移的利萨如曲线大于减振器的衰减力特性的上限时使要求衰减力落在减振器的衰减力特性的可变范围内。如此,在不背离本发明的主旨的情况下,本发明可进行变形。

Claims (11)

1.一种衰减力控制装置,控制对悬架装置的振动的衰减力,所述悬架装置包括安装在簧上部件与簧下部件之间的减振器和弹簧,所述衰减力控制装置的特征在于,包括:
非线性权重确定单元,所述非线性权重确定单元确定非线性H控制理论被应用到基于所述悬架装置的运动而设计的控制系统时设定的非线性权重;
可变衰减系数计算单元,所述可变衰减系数计算单元通过将非线性H控制理论应用到设定了由所述非线性权重确定单元确定的非线性权重的所述控制系统,来计算可变衰减系数,所述可变衰减系数是对于所述减振器应产生的可变衰减力的振动速度的系数;
线性衰减系数确定单元,所述线性衰减系数确定单元根据簧上部件的振动中被预先确定为比簧上共振频率大的频带的特定频带的振动的大小确定线性衰减系数,所述线性衰减系数是对于所述减振器应产生的线性衰减力的振动速度的系数;
要求衰减力计算单元,所述要求衰减力计算单元基于所述可变衰减系数和所述线性衰减系数计算要求衰减力,所述要求衰减力是所述减振器应产生的衰减力;以及
衰减力特性控制单元,所述衰减力特性控制单元基于所述要求衰减力控制所述减振器的衰减力特性,
所述非线性权重确定单元根据由所述线性衰减系数确定单元确定的所述线性衰减系数的大小,确定所述非线性权重的大小,使得所述要求衰减力属于所述减振器的衰减力特性的可变范围内的衰减力。
2.如权利要求1所述的衰减力控制装置,其特征在于,所述线性衰减系数确定单元确定所述线性衰减系数,使得所述特定频带的振动的加速度越大所述线性衰减系数就越小。
3.如权利要求1所述的衰减力控制装置,其特征在于,
所述特定频带是比簧上共振频率大且比簧下共振频率小的中频带。
4.如权利要求2所述的衰减力控制装置,其特征在于,
所述特定频带是比簧上共振频率大且比簧下共振频率小的中频带。
5.如权利要求1至4中任一项所述的衰减力控制装置,其特征在于,所述非线性权重确定单元确定所述非线性权重,使得由所述线性衰减系数确定单元确定的所述线性衰减系数越小所述非线性权重就越小。
6.一种衰减力控制装置,控制对悬架装置的振动的衰减力,所述悬架装置包括安装在簧上部件与簧下部件之间的减振器和弹簧,所述衰减力控制装置的特征在于,包括:
可变衰减系数计算单元,所述可变衰减系数计算单元通过将非线性H控制理论应用到基于所述悬架装置的运动而设计的控制系统,来计算可变衰减系数,所述可变衰减系数是对于所述减振器应产生的可变衰减力的振动速度的系数;
线性衰减系数确定单元,所述线性衰减系数确定单元根据簧上部件的振动中被预先确定为比簧上共振频率大的频带的特定频带的振动的大小确定线性衰减系数,所述线性衰减系数是对于所述减振器应产生的线性衰减力的振动速度的系数;
要求衰减力计算单元,所述要求衰减力计算单元基于所述可变衰减系数和所述线性衰减系数计算要求衰减力,所述要求衰减力是所述减振器应产生的衰减力;
修正要求衰减力计算单元,所述修正要求衰减力计算单元根据由所述线性衰减系数确定单元确定的所述线性衰减系数的大小,计算对所述要求衰减力进行修正而得的修正要求衰减力;以及
衰减力特性控制单元,所述衰减力特性控制单元基于所述修正要求衰减力控制所述减振器的衰减力特性,
所述修正要求衰减力计算单元计算所述修正要求衰减力,使得所述修正要求衰减力属于所述减振器的衰减力特性的可变范围内的衰减力。
7.如权利要求6所述的衰减力控制装置,其特征在于,
所述修正要求衰减力计算单元在由所述线性衰减系数确定单元确定的所述线性衰减系数比预先设定的基准线性衰减系数小的情况下计算所述修正要求衰减力。
8.如权利要求7所述的衰减力控制装置,其特征在于,
所述修正要求衰减力计算单元在由所述线性衰减系数确定单元确定的所述线性衰减系数比所述基准线性衰减系数小的情况下基于差分衰减比计算所述修正要求衰减力,所述差分衰减比是基准衰减力差与比较衰减力差的比,所述基准衰减力差是由所述基准线性衰减系数与振动速度相乘而计算出的基准线性衰减力与作为在该振动速度下所述减振器能够产生的最小的衰减力的最小衰减力的差,所述比较衰减力差是由所述线性衰减系数确定单元确定的所述线性衰减系数与振动速度相乘而计算出的线性衰减力与所述最小衰减力的差。
9.如权利要求8所述的衰减力控制装置,其特征在于,
在作为使用所述基准线性衰减系数计算的要求衰减力的基准要求衰减力设为Freq0、所述差分衰减比设为G、所述基准线性衰减力设为Fs0、所述线性衰减力设为Fs的情况下,所述要求衰减力修正单元基于下式计算所述修正要求衰减力Freq *
Freq *=Fs-G(Fs0-Freq0)。
10.如权利要求6至9中任一项所述的衰减力控制装置,其特征在于,
所述线性衰减系数确定单元确定所述线性衰减系数,使得所述特定频带的振动的加速度越大所述线性衰减系数就越小。
11.如权利要求6至9中任一项所述的衰减力控制装置,其特征在于,
所述特定频带是比簧上共振频率大且比簧下共振频率小的中频带。
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