CN105082920A - 阻尼与车身高度可调互联空气悬架协同控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阻尼与车身高度可调互联空气悬架协同控制系统及方法，包括传感器模块、路面不平度辨识模块、驾驶员指令采集模块、协调控制器、互联状态控制器、互联状态控制执行机构、阻尼控制器、阻尼控制执行机构、车身高度控制器以及车身高度控制执行机构，首先制定互联状态控制、车身高度控制、阻尼控制策略；继而建立协调控制器，根据当前行驶工况分配各控制器的工作顺序，并对具体控制语句进行修正，车身高度控制根据互联状态与阻尼系数修正，互联状态控制与阻尼控制根据协调控制器提供的修正系数修正；本发明可有效协调互联状态控制系统、车身高度控制系统和阻尼控制系统工作，明显提升阻尼与车身高度可调互联空气悬架综合性能。

Description

阻尼与车身高度可调互联空气悬架协同控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种车用空气悬架系统，特别涉及一种应用于阻尼与车身高度可调互联空气悬架的协同控制系统。

背景技术

空气悬架系统具有变刚度、低振动频率、车身高度控制便捷等特性，能有效提高车辆的行驶平顺性、操纵稳定性和道路友好性，目前在客车、重型货车、高档轿车领域应用广泛。为进一步提升空气悬架性能，空气悬架技术往往与半主动悬架技术结合，通过调节悬架阻尼提升车辆对不同行驶工况的适应能力。

随空气悬架技术的发展，在传统空气悬架的基础上出现多种新型空气悬架结构，互联空气悬架便是其中之一。互联空气悬架利用管路将相邻空气弹簧连接，管路中布置电磁阀。当某侧空气弹簧因路面不平受到冲击时，互联的空气弹簧间产生气体交换，互联的空气弹簧共同承担局部路面冲击，起到缓和路面冲击、均衡轮胎载荷、降低车身所承受扭转载荷等作用；当车辆处于高速转弯工况，气路互联影响车身姿态时，则利用电磁阀关闭互联状态，中断空气弹簧间的气体交换，以满足车辆操纵稳定性要求。通过合理控制横向互联悬架互联状态，可在保证操纵稳定性的同时，提升车辆行驶平顺性。

由于互联空气悬架系统良好的动力学性能，目前已逐步实现商业应用。然而，兼备互联状态可控结构、阻尼可调结构、车身高度可调结构的阻尼与车身高度可调互联空气悬架系统尚未见成熟产品，这主要由于系统涉及可控结构较多，控制参数与控制条件相互干扰，各可控结构的单独最优控制不能满足车辆综合性能最优。因此，解决系统中各可控结构的协同控制问题，是实现阻尼与车身高度可调互联空气悬架商业应用的必要条件。

发明内容

本发明旨在于克服现有技术的不足，提供一种适用于阻尼与车身高度可调互联空气悬架的协同控制系统及该系统的协同控制方法，解决各可控结构间的相互干扰，充分发挥互联空气悬架、阻尼可调半主动悬架、车身高度可调悬架三者优势，提升车辆综合动力学性能。

本发明阻尼与车身高度可调互联空气悬架协同控制系统通过以下技术方案实现：包括传感器模块、路面不平度辨识模块、驾驶员指令采集模块，还包括协调控制器、互联状态控制器、互联状态控制执行机构、阻尼控制器、阻尼控制执行机构、车身高度控制器以及车身高度控制执行机构；传感器模块实时采集车辆行驶工况信息给各控制器和路面不平度辨识模块；路面不平度辨识模块输出路面不平度系数给互联状态控制器和协调控制器；驾驶员指令采集模块接收驾驶员对车身目标高度的设定指令，提供给车身高度控制器和协调控制器；协调控制器协调输出互联状态控制抑制信号、滞回区宽度修正系数给互联状态控制器、输出阻尼控制抑制信号、趋近速度修正系数给阻尼控制器、输出车身高度控制启动信号给车身高度控制控制器；互联状态控制器内部集成互联状态控制策略，输出互联状态控制信号给互联状态控制执行机构和车身高度控制器；互联状态控制执行机构为布置于互联管路中间的电磁阀；阻尼控制器内部集成阻尼控制策略，输出阻尼控制信号给阻尼控制执行机构和车身高度控制器；车身高度控制器内部集成车身高度控制策略，输出车身高度控制信号给车身高度控制执行机构；车身高度控制执行机构为充放气电磁阀，每个空气弹簧对应布置一个充气电磁阀和一个放气电磁阀。

本发明阻尼与车身高度可调互联空气悬架协同控制系统的协同控制方法通过以下技术方案实现：

当驾驶员对车身目标高度的设定指令未发生改变时：

步骤A：协调控制器输出的互联状态控制抑制信号、阻尼控制抑制信号、车身高度控制启动信号这三个任务分配信号均保持低电平，令互联状态控制、阻尼控制正常进行，车身高度控制处于暂停状态；

步骤B：协调控制器根据当前行驶工况信息，查询当前工况下滞回区宽度修正系数和趋近速度修正系数的最优值，提供给互联状态控制器、阻尼控制器；

步骤C：互联状态控制器、阻尼控制器根据滞回区宽度修正系数、趋近速度修正系数修正控制语句，实时根据修正后的控制语句计算当前理想的互联状态与阻尼系数形成控制信号，分别提供给互联状态控制执行机构、阻尼控制执行机构；

当驾驶员对车身目标高度的设定指令发生改变时：

步骤1：协调控制器检测根据传感器模块采集的车速信息和转向盘转角信息，判断当前是否处于起步工况；若不处于，则判断当前是否处于紧急制动工况；若不处于，则判断当前是否处于高速转弯工况；若不处于，则将互联状态控制抑制信号、阻尼控制抑制信号置为高电平；若处于三种所述工况的任何一种，则不执行操作；

步骤2：互联状态控制抑制信号、阻尼控制抑制信号置为高电平后，车身高度控制器采集这两个控制信号，修正车身高度控制语句；

步骤3：协调控制器将车身高度控制启动信号置为高电平，启动车身高度控制；

步骤4：车身高度控制过程中，协调控制器实时监测当前行驶工况是否突然改变为三种所述工况之一，若未发生改变，则协调控制器不执行操作，车身高度控制器及其执行机构继续进行车身高度控制，直至车身高度达到驾驶员设定的车身目标高度，若发生改变，则协调控制器将三个任务分配信号置为低电平，中断车身高度控制，恢复互联状态控制与阻尼控制；待行驶工况恢复平稳后，再将三个任务分配信号恢复高电平，继续未完成的车身高度控制；

步骤5：当车身高度调整到驾驶员对车身目标高度的设定值后，令三个任务分配信号恢复低电平。

本发明采用上述技术方案后的有益效果为：

1、本发明基于现有控制技术，制定互联状态控制、车身高度控制、阻尼控制策略，形成互联状态控制器、车身高度控制器、阻尼控制器；继而考虑到各控制系统的交互影响，建立协调控制器，根据当前行驶工况分配各控制器的工作顺序，并对具体控制语句进行修正，其中车身高度控制根据互联状态与阻尼系数修正，互联状态控制与阻尼控制根据协调控制器提供的修正系数修正，其中修正系数依据当前行驶工况和车身高度确定，可有效协调互联状态控制系统、车身高度控制系统和阻尼控制系统工作，明显提升阻尼与车身高度可调互联空气悬架综合性能。

2、本发明在阻尼与车身高度可调互联空气悬架中添设了协同控制器，该协同控制器通过输出任务优先级分配信号，可合理调整互联状态控制系统、阻尼控制系统、车身高度控制系统工作次序；同时通过输出修正系数，修正各控制器控制语句，使互联状态控制系统、阻尼控制系统、车身高度控制系统这三个系统工作的协调程度达到最佳。运用本发明系统，可充分发挥互联空气悬架、车身高度可调悬架、阻尼可调半主动悬架三者优势，有效提升车辆综合性能。

附图说明

下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明所涉及阻尼与车身高度可调互联空气悬架协同控制系统的硬件关系总框图；

图2为互联状态可控的互联空气悬架结构；

图3为本发明所涉及车身高度控制流程示意图；

图4为驾驶员对车身目标高度的设定指令未发生改变时，协同控制系统的具体控制流程；

图5为驾驶员对车身目标高度的设定指令发生改变时，协同控制系统的具体控制流程。

具体实施方式

图1为本发明所涉及阻尼与车身高度可调互联空气悬架协同控制系统的硬件关系总框图。该系统硬件结构包括①传感器模块、②路面不平度辨识模块、③驾驶员指令采集模块、④协调控制器、⑤互联状态控制器、⑥互联状态控制执行机构、⑦阻尼控制器、⑧阻尼控制执行机构、⑨车身高度控制器、⑩车身高度控制执行机构，共10个部分。

①传感器模块，用于实时采集车辆行驶工况信息，并将信息提供给各控制器和路面不平度辨识模块。该模块包括：车速传感器，安装在驱动桥壳或变速器壳内，用于时采集车辆行驶速度，形成车速信息，提供给路面不平度辨识模块、协调控制器、互联状态控制器；转向盘转角传感器，安装在转向柱管上，用于实时采集转向盘转过的角度，形成转向盘转角信息，提供给协调控制器互联状态控制器；空气弹簧高度传感器，安装于各空气弹簧处，用于实时采集各空气弹簧高度，形成空气弹簧高度信息，提供给阻尼控制器、车身高度控制器；空气弹簧气压传感器，安装于各空气弹簧处，用于采集空气弹簧气压，形成空气弹簧气压信息，提供给车身高度控制器；车身垂向加速度传感器，布置于车身底板几何中心处，采集车身垂向振动，形成车身垂向加速度信息，提供给阻尼控制器；簧下质量垂向加速度传感器，布置于各车轮的非旋转部件处，用于采集簧下质量垂向振动，形成簧下质量垂向加速度信息，提供给路面不平度辨识模块、阻尼控制器。

②路面不平度辨识模块为一个单片机，输入信息包括：车速信息、各簧下质量垂向加速度信息。该模块的功能为，根据输入信息，计算当前路况的路面不平度系数，作为输出信息，提供给互联状态控制器和协调控制器。

其中，路面不平度系数计算采用中国专利申请号为201410700601.3、名称为“一种路面不平度在线辨识系统及方法”的专利文献中提出的辨识方法。

③驾驶员指令采集模块为布置于车辆仪表板上的车身高度调节按钮，用于接收驾驶员对车身目标高度的设定指令，并提供给车身高度控制器和协调控制器。

其中，车身目标高度分为“高位”、“中位”、“低位”三档。

④协调控制器为一个单片机，输入信息包括：车速信息、转向盘转角信息、路面不平度系数、车身目标高度设定指令。该控制器内部集成协同控制策略，用于协调互联状态控制器、车身高度控制器、阻尼控制器三者工作。根据输入信息，输出五个控制信号，包括三个任务分配信号：互联状态控制抑制信号（提供给互联状态控制器）、阻尼控制抑制信号（提供给阻尼控制器）、车身高度控制启动信号（提供给车身高度控制控制器）；还包括两个修正系数：“滞回区宽度”修正系数（提供给互联状态控制器）、“趋近速度”修正系数（提供给阻尼控制器）。

⑤互联状态控制器为一个单片机，输入信息包括：车速信息、路面不平度系数，“滞回区宽度”修正系数，互联状态控制抑制信号。该控制器内部集成互联状态控制策略。根据输入信息，输出互联状态控制信号，一方面提供给互联状态控制执行机构，令其根据控制信号执行互联状态控制；另一方面提供给车身高度控制器，车身高度控制器将根据此信号修正车身高度控制语句。

其中，“滞回区宽度”是互联状态控制策略的一个核心参数，该参数根据协调控制器提供的修正系数加以修正；互联状态控制信号以高低电平的形式输出；当协调控制器向互联状态控制器提供的互联状态控制抑制信号为低电平时，互联状态控制器正常工作，而当互联状态控制抑制信号为高电平时，互联状态控制暂停。

⑥互联状态控制执行机构为电磁阀，即图2中所示的电磁阀V₁、电磁阀V₂，布置于互联管路中间。该电磁阀打开，则可令空气悬架处于互联状态；若电磁阀关闭，则可令空气悬架处于非互联状态。该执行机构输入信号为互联状态控制信号，若此信号为高电平，则令电磁阀打开；若此信号为低电平，则令电磁阀关闭。

⑦阻尼控制器为一个单片机，输入信息包括：空气弹簧高度信息、车身垂向加速度信息、簧下质量加速度信息。该控制器内部集成阻尼控制策略。根据输入信息，输出阻尼控制信号，一方面提供给阻尼控制执行机构，令其根据控制信号执行阻尼控制；另一方面提供给车身高度控制器，车身高度控制器将根据此信号修正车身高度控制语句。

其中，“趋近速度”是阻尼控制策略的一个核心参数，该参数根据协调控制器提供的修正系数加以修正；阻尼控制信号以理想阻尼系数值的形式输出；当协调控制器向阻尼控制器提供的阻尼控制抑制信号为低电平时，阻尼控制器正常工作，而当阻尼控制抑制信号为高电平时，阻尼控制暂停。

⑧阻尼控制执行机构为磁流变减振器，输入信号为阻尼控制信号，根据控制信号，磁流变减振器将调整内部电流，令自身阻尼系数与控制信号提供的理想阻尼系数值一致。

⑨车身高度控制器为一个单片机，输入信息包括：空气弹簧高度信息、空气弹簧气压信息、车身高度控制启动信号、互联状态控制信号、阻尼控制信号。该控制器内部集成车身高度控制策略。根据输入信息，输出车身高度控制信号，提供给车身高度控制执行机构。

车身高度控制信号以各充放气电磁阀PWM（占空比）的形式输出；当协调控制器向车速高度控制器提供的车速高度控制启动信号为低电平时，车速高度控制器不工作，只有当车速高度控制启动信号为高电平时，才执行车身高度控制。

⑩车身高度控制执行机构为充放气电磁阀，每个空气弹簧对应布置一个充气电磁阀和一个放气电磁阀。根据控制信号，各电磁阀实时改变自身开关状态，从而实现对空气弹簧充放气，进而改变车身高度。

下面将进一步说明本发明所涉及协同控制系统建立过程和协同控制的具体实施过程。

1、协同控制系统建立过程：

协同控制系统的建立可分为以下五个步骤：

步骤1：建立互联状态控制策略。

如图2所示，本发明所涉及互联空气悬架结构是在传统空气悬架基础上，将同一车轴上左右空气弹簧以气动管路相连而成，通过控制互联管路中的电磁阀开闭，控制互联状态。

互联状态控制采用中国专利申请号为201410700601.3、名称为“一种横向互联空气悬架互联状态控制系统及控制方法”的专利文献中提出的控制策略，相关控制语句如式（1）、式（2）所示：

非转弯工况：

（1）

转弯工况：

（2）

其中，y是行驶车速，x是路面不平度系数，a、b、a’、b’为根据控制需求确定的系数，δ为滞回区宽度。滞回区宽度为控制语句核心参数之一，在本发明所涉及协同控制语句中，该参数接受协调控制器修正，则式（1）、式（2）改变为：

非转弯工况：

（3）

转弯工况：

（4）

其中，e ₁ 为“滞回区宽度”修正系数。

当互联状态控制抑制信号为低电平时，互联状态控制器根据控制语句（3）、（4）确定互联状态控制信号高低电平，并提供给互联状态控制执行机构和车身高度控制器；当互联状态控制抑制信号为高电平时，互联状态控制信号不再变化。

步骤2：阻尼控制策略建立。本发明所涉及阻尼控制采用等速趋近律滑模变结构控制。滑膜变结构控制是一种较为成熟的阻尼控制方法，该方法涉及“趋近率”的概念，采用不同趋近率的滑膜变结构控制有不同的控制效果。本发明采用等速趋近率，控制品质在很大程度上受“趋近速度ε”的影响。为与互联状态和车身高度控制协同，该参数接受协调控制器输出的“趋近速度”修正系数修正，即令

（5）

式中，为传统等速趋近律滑模变结构阻尼控制方法中的“趋近速度”，ε为协同控制下的“趋近速度”，为“趋近速度”修正系数。

当阻尼控制抑制信号为低电平时，阻尼控制器根据滑膜变结构控制策略确定阻尼控制信号（理想阻尼系数值），并提供给阻尼控制执行机构和车身高度控制器；当阻尼控制抑制信号为高电平时，阻尼控制信号不再变化。

步骤3：车身高度控制策略建立。

车身高度控制有两点需求，一是令车身高度准确稳定地达到驾驶员设定的目标高度，二是保持车身高度调节过程中车身姿态的水平。若不考虑互联状态与阻尼的变化，传统PID控制策略可实现此控制需求。以四轮车辆为例，首先根据四个空气弹簧高度信息的平均值，计算当前车身高度；根据前轴两空气弹簧高度均值与后轴两空气弹簧高度均值之差，计算当前车身俯仰姿态；根据左侧两空气弹簧高度均值与右侧两空气弹簧高度均值之差，计算当前车身侧倾姿态。根据当前车身高度与车身目标高度差值，可确定车身垂向高度控制需求；根据当前车身俯仰姿态、侧倾姿态，可确定车身侧倾、俯仰控制需求；将三个控制需求输入控制量分配中心，分配中心采用PID控制策略，可实时形成车身高度控制信号，即各充放气电磁阀PWM。其中，车身垂向高度控制需求决定四空气弹簧总充放气量，车身俯仰姿态控制需求决定前后空气弹簧充放气量差异，车身侧倾姿态控制需求决定左右空气弹簧充放气量差异。

然而在阻尼与车身高度可调互联空气悬架系统中，阻尼系数和互联状态会对车身高度调节产生如下影响：①若互联状态开启，左右空气弹簧联通，则在车身高度调节过程中，令左右两侧空气弹簧充气速度不同，调整车辆侧倾姿态的做法便失去意义，反而可能由于侧倾姿态调节需求无法满足，导致车身高度调节无法终止。②其它充放气条件相同时，阻尼系数越大，空气弹簧高度变化速度越小。若各空气弹簧阻尼系数不同，而分配的充放气电磁阀PWM相同，则各空气弹簧高度变化速度不一，导致车身高度调节过程中车身姿态失稳。

因此，如图3所示，在本发明所涉及协同控制系统中，车身高度控制语句根据当前互联状态控制信号与阻尼控制信号进行修正。包括：

①据互联状态控制信号（即当前互联状态）决定是否发送侧倾姿态控制请求。

首先将互联状态控制信号转换为互联状态特征值，并令互联状态特征值与侧倾姿态控制请求信号相乘。若互联状态控制信号为高电平，即当前空气弹簧处于互联状态，则互联状态特征值为0，与侧倾姿态控制请求信号相乘后，乘积必然为0，从而起到中断侧倾姿态控制请求的作用；若互联状态控制信号为低电平，即当前空气弹簧处于非互联状态，则互联状态特征值为1，不影响侧倾姿态控制请求的传递。

②根据阻尼控制信号（即当前阻尼系数）修正车身高度控制信号（各充放气电磁阀PWM）。

在本发明所涉及协同控制系统中，控制量分配中心输出的各充放气电磁阀PWM需与PWM修正系数e _PWM相乘后，才能作为最终车身高度控制信号提供给车身高度控制执行机构，而PWM修正系数e _PWM是根据当前阻尼系数确定的，即。

（6）

其中g(c)为一个单调增函数，即阻尼系数越大，修正系数越大。合理选定的g(c)，可使悬架在不同阻尼状态下，执行同样的车身高度指令，需求调节时间基本一致。

当车身高度控制启动信号为高电平时，车身高度控制器根据以上控制策略执行车身高度调节；当车身高度控制启动信号为低电平时，各充放气电磁阀PWM值均置为0，即对任何空气弹簧均不进行充气或放气。

步骤4：协同控制策略建立。本发明所涉及协同控制器共有5个输出参数，包括三个任务分配信号、“滞回区宽度”修正系数e ₁ 、“趋近速度”修正系数e ₂ 。其中，三个任务分配信号的输出规则将在后文协同控制实施过程的介绍中一并阐述。

“滞回区宽度”修正系数e ₁ 、“趋近速度”修正系数e ₂ 两参数的分配采用决策控制，即“查表法”。表格将车辆各种可能的行驶工况划分为各个区间，协同控制器首先根据车速信息、转向盘转角信息、路面不平度系数、车身目标高度四个输入信号，判断当前处于何种工况区间，然后根据表格查询此工况区间下e ₁ 、e ₂ 最优值，并将其作为输出，分别提供给互联状态控制器和阻尼控制器。

根据车身高度不同，并结合互联状态控制关于转弯与非转弯工况的区分，共需制定“低位-转弯工况”、“低位-非转弯工况”、“中位-转弯工况”、“中位-非转弯工况”、“高位-转弯工况”、“高位-非转弯工况”六个表格，制表格式均如表1所示。

表1修正系数分配表的制表格式

其中，“e ₁、e ₂最优值”指的是对应工况区间下的两修正系数最优值。

具体制表过程如下：

①建立整车综合性能评价函数

与互联状态控制、阻尼控制相关的车辆行驶平顺性、操纵稳定性指标主要有：簧上质量加速度均方根值SA，轮胎动载荷均方根值DTL、悬架动行程均方根值ST、车身侧倾角均方根值SR、车身侧倾角加速度均方根值SRA五个。则整车综合性能量化评价值可写作

（7）

其中，CAI为整车综合性能量化评价值，其值越小表明悬架的综合动力学表现越佳。f _dim为无量纲化函数。d ₁、d ₂、d ₃、d ₄、d ₅为各评价指标的权重系数，均为非负数，总和为1，具体数值根据具体行驶需求确定，且转弯工况与非转弯工况的权重系数不完全相同。一般而言，整车综合性能评价不需要同时利用全部五个指标，即部分权重系数可以是零。

②建立阻尼与车身高度可调互联空气悬架协同控制仿真模型。

③利用仿真模型，基于遗传算法，以整车综合性能评价指标最小为目标，求解各个工况区间下的最佳e ₁ 、e ₂ 值，并将求解结果填入表格。

步骤5：协同控制系统硬件的集成。根据路面不平度辨识方法，设计路面不平度辨识模块；布置传感器模块，安装驾驶员指令采集模块；根据制定的各控制策略，设计互联状态控制器、阻尼控制器、车身高度控制器、协调控制器；将传感器模块、路面不平度辨识模块、驾驶员指令采集模块与各控制器、各执行机构集成，最终形成如图1所示的阻尼与车身高度可调互联空气悬架控制系统。

2、协同控制实施过程：

实际行车过程中，阻尼与车身高度可调互联空气悬架协同控制的具体实施，需区分为以下两种情况：

（1）驾驶员对车身目标高度的设定指令未发生改变的情况。此情况下，协同控制过程如图4所示，分为以下步骤：

步骤1：协调控制器三个任务分配信号均保持低电平，令互联状态控制、阻尼控制正常进行，车身高度控制处于暂停状态。

步骤2：协调控制器根据当前行驶工况信息，查询当前工况下“滞回区宽度”修正系数e ₁ 、“趋近速度”修正系数e ₂ 最优值，并提供给互联状态控制器、阻尼控制器。

步骤3：互联状态控制器、阻尼控制器根据e ₁ 、e ₂ 两修正系数修正控制语句，并实时根据修正后的控制语句计算当前理想的互联状态与阻尼系数，形成控制信号，分别提供给互联状态控制执行机构、阻尼控制执行机构。

步骤4：执行机构据此实时控制空气悬架互联状态与各减振器阻尼系数。

（2）驾驶员对车身目标高度的设定指令发生改变，需进行车身高度控制的情况。此情况下，协同控制过程如图5所示，分为以下步骤：

步骤1：协调控制器检测根据车速信息、转向盘转角信息，判断当前是否处于起步工况（车速是否从0开始增大）；若不处于，则判断当前是否处于紧急制动工况（车辆减速度是否大于某一阀值）；若不处于，则判断当前是否处于高速转弯工况（转向盘转角信号与车速信号的乘积是否大于某一阀值）；若不处于，则将互联状态控制抑制信号、阻尼控制抑制信号置为高电平。若处于以上三种工况的任何一种，则暂不执行操作；待行驶工况恢复稳定（即检测到不再处于这三种工况时），再将互联状态控制抑制信号、阻尼控制抑制信号置为高电平。

步骤2：互联状态控制抑制信号、阻尼控制抑制信号置为高电平后，互联状态控制信号、阻尼控制信号将不再变化，即空气弹簧互联状态、各减振器阻尼系数不再变化。车身高度控制器采集这两个控制信号（即采集当前互联状态、阻尼系数），并据此修正车身高度控制语句。

步骤3：协调控制器将车身高度控制启动信号置为高电平，启动车身高度控制。

步骤4：车身高度控制过程中，协调控制器实时监测当前行驶工况是否突然改变为起步、紧急制动、高速转弯三种工况之一。若未发生改变，则协调控制器不执行操作，车身高度控制器及其执行机构继续进行车身高度控制，直至车身高度达到驾驶员设定的车身目标高度。若发生改变，则协调控制器将三个任务分配信号置为低电平，暂时中断车身高度控制，恢复互联状态控制与阻尼控制；待行驶工况恢复平稳后，再将三个任务分配信号恢复高电平，继续未完成的车身高度控制。

步骤5：当车身高度调整到驾驶员对车身目标高度的设定值后，令三个任务分配信号恢复低电平。则系统恢复为前述第（1）种情况，进而按该情况下的控制步骤实施协同控制。

Claims (7)

1.一种阻尼与车身高度可调互联空气悬架协同控制系统，包括传感器模块、路面不平度辨识模块、驾驶员指令采集模块，其特征是：还包括协调控制器、互联状态控制器、互联状态控制执行机构、阻尼控制器、阻尼控制执行机构、车身高度控制器以及车身高度控制执行机构；传感器模块实时采集车辆行驶工况信息给各控制器和路面不平度辨识模块；路面不平度辨识模块输出路面不平度系数给互联状态控制器和协调控制器；驾驶员指令采集模块接收驾驶员对车身目标高度的设定指令，提供给车身高度控制器和协调控制器；协调控制器协调输出互联状态控制抑制信号、滞回区宽度修正系数给互联状态控制器、输出阻尼控制抑制信号、趋近速度修正系数给阻尼控制器、输出车身高度控制启动信号给车身高度控制控制器；互联状态控制器内部集成互联状态控制策略，输出互联状态控制信号给互联状态控制执行机构和车身高度控制器；互联状态控制执行机构为布置于互联管路中间的电磁阀；阻尼控制器内部集成阻尼控制策略，输出阻尼控制信号给阻尼控制执行机构和车身高度控制器；车身高度控制器内部集成车身高度控制策略，输出车身高度控制信号给车身高度控制执行机构；车身高度控制执行机构为充放气电磁阀，每个空气弹簧对应布置一个充气电磁阀和一个放气电磁阀。

2.一种如权利要求1所述互联空气悬架协同控制系统的协同控制方法，其特征是包括以下步骤：

当驾驶员对车身目标高度的设定指令未发生改变时：

步骤A：协调控制器输出的互联状态控制抑制信号、阻尼控制抑制信号、车身高度控制启动信号这三个任务分配信号均保持低电平，令互联状态控制、阻尼控制正常进行，车身高度控制处于暂停状态；

步骤B：协调控制器根据当前行驶工况信息，查询当前工况下滞回区宽度修正系数和趋近速度修正系数的最优值，提供给互联状态控制器、阻尼控制器；

步骤C：互联状态控制器、阻尼控制器根据滞回区宽度修正系数、趋近速度修正系数修正控制语句，实时根据修正后的控制语句计算当前理想的互联状态与阻尼系数形成控制信号，分别提供给互联状态控制执行机构、阻尼控制执行机构；

当驾驶员对车身目标高度的设定指令发生改变时：

步骤1：协调控制器检测根据传感器模块采集的车速信息和转向盘转角信息，判断当前是否处于起步工况；若不处于，则判断当前是否处于紧急制动工况；若不处于，则判断当前是否处于高速转弯工况；若不处于，则将互联状态控制抑制信号、阻尼控制抑制信号置为高电平；若处于三种所述工况的任何一种，则不执行操作；

步骤2：互联状态控制抑制信号、阻尼控制抑制信号置为高电平后，车身高度控制器采集这两个控制信号，修正车身高度控制语句；

步骤3：协调控制器将车身高度控制启动信号置为高电平，启动车身高度控制；

步骤4：车身高度控制过程中，协调控制器实时监测当前行驶工况是否突然改变为三种所述工况之一，若未发生改变，则协调控制器不执行操作，车身高度控制器及其执行机构继续进行车身高度控制，直至车身高度达到驾驶员设定的车身目标高度，若发生改变，则协调控制器将三个任务分配信号置为低电平，中断车身高度控制，恢复互联状态控制与阻尼控制；待行驶工况恢复平稳后，再将三个任务分配信号恢复高电平，继续未完成的车身高度控制；

步骤5：当车身高度调整到驾驶员对车身目标高度的设定值后，令三个任务分配信号恢复低电平。

3.根据权利要求2所述的协同控制方法，其特征是：互联状态控制器内部集成互联状态控制策略，互联状态控制策略为：

非转弯工况：，

转弯工况：，

e ₁ 为滞回区宽度修正系数，y是行驶车速，x是路面不平度系数，a、b、a’、b’为根据控制需求确定的系数，δ为滞回区宽度。

4.根据权利要求2所述的协同控制方法，其特征是：所述滞回区宽度修正系数e ₁ 、趋近速度修正系数e ₂ 两参数由下表查到：

，

协同控制器首先根据车速信息、转向盘转角信息、路面不平度系数、车身目标高度四个输入信号，判断当前处于何种工况区间，然后根据表格查询此工况区间下e ₁ 、e ₂ 最优值。

5.根据权利要求2所述的协同控制方法，其特征是：所述车身高度控制语句根据当前互联状态控制信号与阻尼控制信号进行修正，包括根据互联状态控制信号决定是否发送侧倾姿态控制请求、根据阻尼控制信号修正车身高度控制信号。

6.根据权利要求5所述的协同控制方法，其特征是：所述根据互联状态控制信号决定是否发送侧倾姿态控制请求，包括将互联状态控制信号转换为互联状态特征值，并令互联状态特征值与侧倾姿态控制请求信号相乘，若互联状态控制信号为高电平，即当前空气弹簧处于互联状态，则互联状态特征值为0；若互联状态控制信号为低电平，即当前空气弹簧处于非互联状态，则互联状态特征值为1。

7.根据权利要求5所述的协同控制方法，其特征是：所述根据阻尼控制信号修正车身高度控制信号，包括将各充放气电磁阀PWM与PWM修正系数相乘作为最终车身高度控制信号提供给车身高度控制执行机构，PWM修正系数根据当前阻尼系数确定；当车身高度控制启动信号为高电平时，车身高度控制器执行车身高度调节；当车身高度控制启动信号为低电平时，对任何空气弹簧均不进行充气或放气。