CN104608583B - 一种汽车自抗扰悬挂系统与控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明汽车自抗扰悬挂系统，包括簧上支架、簧下支架、同簧下支架刚性连接的车轮，还包括一个直线电机，连接在簧上支架和簧下支架之间，用于调节簧上支架和簧下支架之间间距；一个弹簧元件，同直线电机平行设置，用于连接簧上支架和簧下支架；一个传感器，设置在簧上支架下方，用于检测簧上支架和簧下支架之间距离；一个控制器，用于接收传感器发送的距离信号，并向直线电机发送电压信号。本控制方法中对距离值变动进行了预先估计，然后输出电压信号值控制直线电机移动，因此其控制节能效果比较突出；通过该方法可以有效地的降低汽车通过颠簸路面时的车体的纵向加速度，从而大大的提升车辆的乘坐舒适性。

Description

一种汽车自抗扰悬挂系统与控制方法
技术领域
本发明属于车辆控制技术领域，具体涉及一种汽车自抗扰悬挂系统与控制方法。
背景技术
悬架是车辆重要的结构与功能部件，对车辆整体性能影响重大。车用悬架按其工作原理可分为被动悬架、半主动悬架及主动悬架。被动悬架主要由弹簧、减震器等组成，通过减震器消耗和弹簧缓冲车辆车轴与车身质量之间的振动能量来获得减振效果，但固定的刚度和阻尼难以满足各种减振要求。普通的半主动悬架是将被动悬架阻尼值不变的减震器改造成为阻尼值实时可调的阻尼元件以改善车辆的平顺性。主动悬架是在被动悬架的基础上增加一个可以产生主动控制力的控制力发生器，从而具有输出带有负阻尼特性主动控制力的能力，可使车辆平顺性达到最优，因此，从理论上讲主动悬架的性能要优于半主动悬架。与传统悬架相比，电控悬架能够实现车身高度的主动控制和阻尼的自适应调节，对于改善车辆在行驶过程中的乘坐舒适性、行驶安全性以及燃油经济性有着重要作用，已成为车辆工程界的研究热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车自抗扰悬挂系统与控制方法，该方法设计简洁、易于实现，通过该方法可以有效地的降低汽车通过颠簸路面时的车体的纵向加速度，从而大大的提升车辆的乘坐舒适性。
本发明汽车自抗扰悬挂系统，包括簧上支架、簧下支架、同簧下支架刚性连接的车轮，还包括一个直线电机，连接在簧上支架和簧下支架之间，用于调节簧上支架和簧下支架之间间距；
一个弹簧元件，同直线电机平行设置，用于连接簧上支架和簧下支架；
一个传感器，设置在簧上支架下方，用于检测簧上支架和簧下支架之间距离；
一个控制器，用于接收传感器发送的距离信号，并向直线电机发送电压信号。
该汽车自抗扰悬挂系统的控制方法，包括以下步骤，
（1）确定汽车静止状态下，簧上支架和簧下支架之间距离L作为固定值；通过所述传感器不间断的检测簧上支架和簧下支架之间距离，并向控制器输出距离值；
（2）控制器接收步骤（1）中距离值之后，通过低通滤波器计算得到参数，
低通滤波器设计为：；
（3）将步骤（1）中距离值和当前的电压信号值，通过扩张状态观测器（ＥＳＯ），计算得到参数、、，
（ＥＳＯ）为；
其中、、、均为预先设定的常数，、、分别为、、的一阶导数，、、和、、的初始值均为零，电压信号值的初始值也为零；
（4）通过步骤（2）(3)所得参数计算直线电机所需要电压信号值；
其中、为控制器参数是固定值；
（5）控制器将电压信号值发送给直线电机，从而控制直线电机移动；
（6）控制器接收步骤（1）中新的距离值和步骤（4）所得电压信号值，重复步骤（2）（3）(4)的计算；最终通过不间断的调节直线电机移动达到调节车辆簧上支架重力方向加速度的目的。
执行时，传感器检测簧上支架和簧下支架之间距离，不断向控制器输出距离值；控制器接收距离值之后分别通过滤波器和扩张状态观测器（ＥＳＯ）得到，参数，参数、、；将以上参数代入电压信号值公式得到直线电机的电压信号值，控制直线电机移动；控制器接收传感器下一次检测到的距离值，代入上一个循环所得电压信号值等参数，重复步骤（2）（3）(4)的计算；最终通过不间断的调节直线电机移动达到调节车辆簧上支架重力方向加速度的目的。该方法设计简洁、易于实现，而且本控制方法中对距离值变动进行了预先估计，然后输出电压信号值控制直线电机移动，因此其控制节能效果比较突出；通过该方法可以有效地的降低汽车通过颠簸路面时的车体的纵向加速度，从而大大的提升车辆的乘坐舒适性。
附图说明
图1是本发明汽车自抗扰悬挂系统结构示意图。
图2是采用控制方法通过有高度差的路面时车辆纵向移动仿真图。
图3是采用控制方法通过起伏路面时车辆纵向移动仿真图。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
该汽车自抗扰悬挂系统的控制方法，包括以下步骤，
（1）确定汽车静止状态下，簧上支架和簧下支架之间距离作为固定值；通过所述传感器T=0.01s为采样周期，不间断的检测簧上支架和簧下支架之间距离，并向控制器输出距离值；
（2）控制器接收步骤（1）中距离值之后，通过低通滤波器计算得到参数，
低通滤波器设计为：，以T=0.01s为采样周期；（此处可以选择比0.0.1秒更小的采样周期）
（3）将步骤（1）中距离值和当前的电压信号值，通过扩张状态观测器（ＥＳＯ），计算得到参数、、；
（ＥＳＯ）为；
其中=20、=8、=12、=5，、、分别为、、的一阶导数，、、和、、的初始值均为零，电压信号值的初始值也为零；
（4）通过步骤（2）(3)所得参数计算直线电机所需要电压信号值；
其中=37066、=851；
（5）控制器将电压信号值发送给直线电机，从而控制直线电机移动；
（6）控制器接收步骤（1）中新的距离值和步骤（4）所得电压信号值，重复步骤（2）（3）(4)的计算；最终通过不间断的调节直线电机移动达到调节车辆簧上支架重力方向加速度的目的。图2是采用控制方法通过有高度差的路面时车辆纵向移动仿真图。图3是采用控制方法通过起伏路面时车辆纵向移动仿真图。从图2图3中可见由于直线电机移动的调整，车辆轮胎的振动，明显大于悬架振动,悬架移动曲线平缓。

Claims (1)

1.一种汽车自抗扰悬挂系统的控制方法，所述汽车自抗扰悬挂系统，包括簧上支架、簧下支架、同簧下支架刚性连接的车轮，还包括一个直线电机，连接在簧上支架和簧下支架之间，用于调节簧上支架和簧下支架之间间距；一个弹簧元件，同直线电机平行设置，用于连接簧上支架和簧下支架；一个传感器，设置在簧上支架下方，用于检测簧上支架和簧下支架之间距离；一个控制器，用于接收传感器发送的距离信号，并向直线电机发送电压信号；
其特征在于，包括以下步骤：
（1）确定汽车静止状态下，簧上支架和簧下支架之间距离L作为固定值；通过所述传感器不间断的检测簧上支架和簧下支架之间距离，并向控制器输出距离值；
（2）控制器接收步骤（1）中距离值之后，通过低通滤波器计算得到参数，
低通滤波器设计为：；
（3）将步骤（1）中距离值和当前的电压信号值，通过扩张状态观测器（ＥＳＯ），计算得到参数、、；
（ＥＳＯ）为，
其中，，，均为预先设定的常数；
（4）通过步骤（2）(3)所得参数计算直线电机所需要电压信号值，
其中、为控制器参数是固定值；
（5）控制器将电压信号值发送给直线电机，从而控制直线电机移动；
（6）控制器接收步骤（1）中新的距离值和步骤（4）所得电压信号值，重复步骤（2）（3）(4)的计算；最终通过不间断的调节直线电机移动达到调节车辆簧上支架重力方向加速度的目的。
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