CN106715955B - 用于可变弹性系数减振器的控制策略 - Google Patents

Abstract

调整可变弹簧系数减振器以提供匹配当前操作条件所需要的振动衰减特性。可变弹簧系数减振器的控制基于许多输入和预定特征表确定现有条件的理想减振器弹簧系数。一旦计算出弹簧系数，就可以使用预定图来确定实现理想弹簧系数所需要的减振器设定。传感器可以用于测量减振器的实际状态，以确定必须将所述设定调整至何种程度来实现理想弹簧系数。

Description

用于可变弹性系数减振器的控制策略

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年9月23日提交的美国临时申请第62/053,961号的权益。

技术领域

本公开大体上所涉及的领域包括控制可变弹簧系数减振器的方法。

背景技术

衰减或抑制振动的减振器在其中一个质量与另一个质量的隔离为优选的多种应用中采用。这些装置通常使用弹簧类元件，这些弹簧类元件可以分类为多种类型但通常展现出对输入负载的响应特性(称为弹簧系数)。在其中希望或改变调整弹簧类元件的响应特性的应用中，要对该装置进行精确且有效地控制，存在许多挑战。

发明内容

在许多说明性变型中，可变弹簧系数减振器的控制可包括基于许多输入和预定特征表确定现有条件的理想减振器弹簧系数的指令装置。一旦计算出弹簧系数，就可以使用预定图来确定实现理想弹簧系数所需要的受控装置设定。受控装置的设定可以与通过调整该设定而改变弹簧系数的可调元件相关联。传感器可以用于测量受控装置的实际设定状态以确定必须将该设定调整至何种程度来实现理想弹簧系数设定。

本发明的范围内的其它说明性变型从本文所提供的详细描述将变得显而易见。应当理解的是，详细描述和具体实例在公开本发明的范围内的变型时仅旨在用于说明目的，而不旨在限制本发明的范围。

附图说明

本发明的范围内的变型的选择实例从详细描述和附图将能够更完全地理解，其中：

图1是根据许多变型的控制可变弹簧系数减振器的方法的流程图。

图2是根据许多变型的控制可变弹簧系数减振器的方法的框图。

图3是根据许多变型的说明控制可变弹簧系数减振器的方法的部分的框图。

具体实施方式

变型的以下描述仅仅具有说明性本质并且决不旨在限制本发明的范围、其应用或用途。

图1说明可以包括在开始12处启动用于起始用于向可变弹簧系数减振器发送弹簧系数调整信号的弹簧系数调整例程10的方法的许多变型。继续在框14处读取输入信号。输入信号可以是与其中有减振器作用的产品的操作有关的许多变量中的任一个。所读取的变量可以是对与产品相关联的振动产生具有影响并且因此与确定用于减振器的设定有关的这些变量。一旦读取输入信号，下一个步骤可以在框16处基于输入确定减振器的理想弹簧系数。可以通过施用输入至产生表示所确定的弹簧系数的输出信号的预定特征表来做出确定。

在框18处可以根据说明性变型确定选用修正项。该修正项可以基于感测到的条件调整所确定的弹簧系数。该修正项可以采用控制信号来考虑系统中并未捕捉在预定特征表中的可变性。该修正项可以根据已知振动频率下的线性拟合或调谐成使得振幅和相位或频谱功率满足预定要求的产品输入的频谱分析来确定。无论是否采用修正项，下一个步骤均可以是在框20处确定指令的弹簧系数。指令的弹簧系数是希望源于减振器的系数。

一旦计算指令的弹簧系数，下一个步骤可以通过使用预定图来确定实现减振器中的理想弹簧系数所需要的设定。在框22处起始确定实现指令的弹簧系数所需要的硬件设定的步骤。传感器用于测量在框24处读取的实际硬件设定。在下一个步骤处，可以在框26处计算控制误差信号。控制误差是理想的硬件设定与实际硬件设定之间的差。在计算控制误差之后，下一个步骤可以是在框28处执行控制法则并且确定控制信号。调谐控制法则使得实际硬件设定匹配理想的硬件设定。控制法则确定将硬件移动至理想设定所需要的输出信号，从而可以产生下一个步骤：在框30处将控制信号施用于硬件致动器。这将硬件的致动器移至产生源于理想弹簧系数的理想性能的设定。在将减振器复位至理想设定之后，例程10准备好按需要重新起始以重新调整减振器。

参考图2，框图描绘根据许多变体的用于可变弹簧系数减振器的系统31的控制。减振器可以是用于衰减具有发动机34和变速器的车辆33的动力系中的转矩波动的扭振减振器32。减振器32可以设置在发动机34与变速器之间或车辆的变速器内。减振器32可以包括重新定位成调整装置的扭转刚度或“弹簧系数”以最佳地衰减车辆33的当前操作条件下的振动的可移动元件或致动器35。

感测车辆33的许多操作条件并且传送感测车辆33的许多操作条件以在其中读取输入信号的系统31中使用。这些操作条件包括发动机转速信号38、车速信号39、致动器位置信号40、变速器档位信号41；发动机转矩信号42、许多发动机汽缸操作信号43以及任何变速器档位变化44。发动机速度信号38传送至操作者框45，其表示发动机在给定速度下产生的频率的频率计算。这产生目标频率信号46，其表示来自发动机34的旨在用于衰减的频率输出。

目标频率信号46传递至施用弹簧系数图的操作者框47，该弹簧系数图基于以下输入信号：目标频率46；发动机转矩42；变速器档位41；以及发动机汽缸43来确定理想弹簧系数并且产生指示指令的弹簧系数的弹簧系数信号48。弹簧系数信号可以未修改形式传递至操作者框50或其可以修改为弹簧系数信号49或如下文将所述般修正。操作者框50可以包括本领域技术人员可以基于正受控制的系统的细节来制作的致动器图以提供目标致动器位置信号51。实现指令的弹簧系数所需要的致动器设定的确定产生目标致动器位置信号51。该目标表示致动器35的位置旨在提供车辆33的当前操作条件所需要的减振器32的衰减特性。

目标致动器位置信号51传递至加法框52，其还可以接收从致动器位置传感器框54读取的所测量的致动器位置信号53。计算信号51、53之间的差值，且该差值产生误差信号55，其指示致动器35产生理想的衰减水平所需要的响应。误差信号55传递至执行控制法则的操作者框57，该控制法则确定施用以指令重新定位致动器35所需要的电流达必需大小的控制信号58。致动器可以对电流或流体压力或原动力的其它方式做出响应。在流体压力致动器的情况中，控制信号58可以传递至操作者框59，其中电致动器打开阀(未示出)以供应压力或流动信号60以移动致动器35。

以上述方式，可以通过以下步骤将元件调整针对车辆33的当前操作条件从减振器32提供该衰减水平所需要的量：读取输入信号；确定理想弹簧系数；确定指令的弹簧系数；确定实现理想弹簧系数所需要的致动器设定；读取实际致动器设定；计算控制误差信号；执行控制法则以确定控制信号；以及将控制信号施用于硬件/致动器。

如图2中所示，系统31可以包括至加法框63的第二输入信号(即预测的弹簧系数信号62)用于与弹簧系数信号48组合。信号62指示预测的弹簧系数并且源于发动机速度信号38和换档信号44。发动机输入信号可以传递至操作者框65，其通过微分计算发动机加速度信号67，该发动机加速度信号连同换档信号44一起传递至操作者框68。在操作者框68处，计算预测频率和预测时间且经由输出信号70向操作者框71传递该预测频率和预测时间。在操作者框71处，在弹簧系数预测图中使用该信号来计算预测的弹簧系数信号62，其在与弹簧系数信号48组合以产生弹簧系数信号49时提供对加速度的补偿。

如图2中所示，系统31可以包括选用第三输入信号：至加法框63的修正项信号87，用于与弹簧系数信号48组合且如果包括预测的弹簧系数信号62那么与预测的弹簧系数信号62组合。在图1的框18处可以根据说明性变型确定选用修正项。该选用修正项可以采用确定的弹簧系数信号来考虑系统中并未捕捉在预定特征表中的可变性。可以读取发动机速度信号38、车速信号39、变速器档位信号41、发动机转矩信号42以及许多发动机汽缸信号43为开始来确定此可变性。可以根据已知振动频率下的线性拟合诸如通过施用信号41至43至操作者框75(产生目标振幅和目标相角的信号76，该信号施用至加法框77)来确定修正项。

可以向框77提供指示来自车辆33的操作条件的振幅和相角的第二输入信号78。通过操作者框79处理车速信号39且通过操作者框80处理发动机速度信号38，其中通过使用最小二乘法和关系式车速＝C*sin(ωt+φc)由来自车速和发动机速度的计算确定第一和第二振幅和相角向量，其中C是振幅向量，φc是相角向量，ω是频率且t是时间。多对振幅向量和相角向量由信号82和83传递至操作者框81，每个信号包括振幅向量和相角向量的数据。操作者框81接收源于车速的振幅向量和相角以及源于发动机速度的振幅向量和相角的数据并且计算包括在第二输入信号78中的振幅和相角。

加法框77组合信号76、78以从根据车速和发动机速度确定的所计算的振幅和相角(78)中寻找目标振幅和目标相角(76)的差值，从而产生信号85。通过放大器86处理信号85，该放大器具有产生修正项信号87的选定增益或比例因子。在加法框63中使用修正项是选用的并且由开关88的闭合而启用。当开关闭合时，修正项信号87可以与预测的弹簧系数62和弹簧系数信号48组合以提供弹簧系数信号49，其可以基于车辆操作条件修正和/或基于预测系数修改以考虑车辆加速度。

参考图3，该选用修正项可以采用控制信号来考虑系统中并未捕捉在预定特征表中的可变性。该修正项可以基于调谐成使得振幅和相位或频谱功率满足预定要求的车辆输入的频谱分析来确定。车速信号39和发动机速度信号38分别施用至操作者框90、91，其将信号微分以产生(车辆的)加速度信号92和(发动机的)加速度信号93。通过操作者框94、95处理加速度信号92、93，其中通过快速傅里叶变换频谱分析仪处理程序，信号分解为它们的分量，使得能够输出车辆的频谱功率信号(96)和发动机的频谱功率信号(97)。处理基于发动机速度的频谱功率信号97共轭且由99标示该共轭并且将其连同基于车速的频谱功率信号96一起作为输入提供至乘法框100。组合的频谱功率信号101施用至加法框102。

至加法框102的第二输入信号源于以下输入：变速器档位信号41、发动机转矩信号42以及许多发动机汽缸信号43。这三个信号是通过操作者框103处理并且产生指示频谱功率要求的频谱功率信号104，其接着基于测量的条件与频谱功率信号101组合。差值产生修正项信号105，其通过放大器106处理并且在图2的加法框63由开关88的闭合启用时施用至该加法框。

变体的以下描述仅仅说明被视为在本发明的范围内的部件、元件、动作、产品和方法，并且决不旨在限制具体公开或未明确陈述的此范围。如本文所述的部件、元件、动作、产品和方法可以不按照本文中明确描述的方式来组合和重新布置并且仍然被视为在本发明的范围内。

变型1可以包括一种控制具有包括传感器的致动器的可变减振器的方法。该方法包括读取输入信号、确定该可变减振器的理想弹簧系数、确定该致动器的实现指令的弹簧系数的控制设定、读取传感器以获取致动器的实际设定、计算等于控制设定与实际设定之间的差值的控制误差信号，以及使用控制误差信号向致动器发送控制信号，由此将致动器调整为控制设定。

变型2可以包括根据变型1所述的方法，其中该指令的弹簧系数等于理想弹簧系数。

变型3可以包括根据变型1所述的方法，其中通过确定修正项来修正该理想弹簧系数，该修正项施用至理想弹簧系数以产生指令的弹簧系数。

变型4可以包括根据变型3所述的方法，其中通过将目标振幅和目标相角与所计算的振幅和所计算的相角组合来确定该修正项。

变型5可以包括根据变型3或4所述的方法，其中根据输入信号的频谱分析来确定该修正项。

变型6可以包括根据变型3或4所述的方法，其中使用快速傅里叶变换分析来确定该修正项。

变型7可以包括根据变型3所述的方法，其中使用最小二乘法确定该修正项。

变型8可以包括根据变型1至7中任一项所述的方法，其中根据弹簧系数图基于输入信号确定理想弹簧系数。

变型9可以包括根据变型1至8中任一项所述的方法，其中根据致动器设定图基于理想弹簧系数确定致动器的控制设定。

变型10可以包括根据变型1至9中任一项所述的方法，其中确定预测的弹簧系数且通过将预测的弹簧系数与理想弹簧系数组合来确定指令的弹簧系数。

变型11可以包括根据变型3所述的方法，其中确定预测的弹簧系数且通过将预测的弹簧系数与理想弹簧系数和修正项组合来确定指令的弹簧系数。

变型12可以包括一种用于调整减振器的方法，其中该减振器具有包括设定传感器的致动器。该减振器组装在具有条件传感器的产品中。该方法包括从条件传感器读取输入信号、基于输入信号确定该可变减振器的理想弹簧系数、确定该致动器的实现理想弹簧系数的控制设定、读取设定传感器以获取致动器的实际设定、计算等于控制设定与实际设定之间的差值的控制误差信号，以及使用控制误差信号向致动器发送比例控制信号，由此将致动器调整为控制设定。

变型13可以包括一种用于控制车辆中的可变减振器的方法。该车辆可以包括发动机并且产生发动机速度信号和车速信号。该可变减振器可以具有产生实际设定信号的致动器。该方法可以包括读取发动机速度信号、根据发动机速度信号确定该减振器的理想弹簧系数、根据理想弹簧系数确定指令的弹簧系数、确定理想致动器设定以实现指令的弹簧系数、读取实际设定信号、根据致动器设定和实际设定信号计算控制误差信号，以及施用该控制误差信号将致动器调整为理想致动器设定。

变型14可以包括根据变型13所述的方法，其中该指令的弹簧系数等于理想弹簧系数。

变型15可以包括根据变型13所述的方法，其中通过确定修正项来修正该理想弹簧系数，该修正项施用至理想弹簧系数以产生指令的弹簧系数。

变型16可以包括根据变型15所述的方法，其中通过将目标振幅与所计算的振幅组合以及将目标相角与所计算的相角组合来确定修正项。

变型17可以包括根据变型15或16所述的方法，其中根据发动机速度信号和车速信号的频谱分析来确定修正项、具体是所计算的振幅和相角。

变型18可以包括根据变型15或16所述的方法，其中使用发动机速度信号和车速信号的快速傅里叶变换分析来确定修正项(具体是所计算的振幅和相角)。

变型19可以包括根据变型15所述的方法，其中使用发动机速度信号和车速信号的最小二乘法分析来确定修正项。

变型20可以包括根据变型13至20中任一项所述的方法，其中基于发动机速度信号信号根据弹簧系数图确定理想弹簧系数。

变型21可以包括根据变型13至20中任一项所述的方法，其中基于理想弹簧系数根据致动器设定图确定致动器的控制设定。

变型22可以包括根据变型13所述的方法，其中确定预测的弹簧系数且通过将预测的弹簧系数与理想弹簧系数组合来确定指令的弹簧系数。

变型23可以包括根据变型13所述的方法，其中确定预测的弹簧系数且通过将预测的弹簧系数与理想弹簧系数和修正项组合来确定指令的弹簧系数。

本发明的范围内的选择变型的以上描述本质上仅仅是说明性的，并且因此其变型或变体不应被视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (23)

1.一种控制具有包括传感器的致动器的可变减振器的方法，其包括：读取输入信号、确定所述可变减振器的理想弹簧系数、确定所述致动器的实现指令的弹簧系数的控制设定、读取所述传感器以获取所述致动器的实际设定、计算等于所述控制设定与所述实际设定之间的差值的控制误差信号，以及使用所述控制误差信号向所述致动器发送控制信号，由此将所述致动器调整为所述控制设定。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述指令的弹簧系数等于所述理想弹簧系数。

3.根据权利要求1所述的方法，其中通过确定修正项来修正所述理想弹簧系数，所述修正项施用至所述理想弹簧系数以产生所述指令的弹簧系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中通过将目标振幅和目标相角与所计算的振幅和所计算的相角组合来确定所述修正项。

5.根据权利要求3所述的方法，其中根据所述输入信号的频谱分析确定所述修正项。

6.根据权利要求3所述的方法，其中使用快速傅里叶变换分析确定所述修正项。

7.根据权利要求3所述的方法，其中使用最小二乘法确定所述修正项。

8.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述输入信号根据弹簧系数图确定所述理想弹簧系数。

9.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述理想弹簧系数根据致动器设定图确定所述致动器的所述控制设定。

10.根据权利要求1所述的方法，其中确定预测的弹簧系数，并且通过将所述预测的弹簧系数与所述理想弹簧系数组合来确定所述指令的弹簧系数。

11.根据权利要求3所述的方法，其中确定预测的弹簧系数，并且通过将所述预测的弹簧系数与所述理想弹簧系数和所述修正项组合来确定所述指令的弹簧系数。

12.一种用于调整减振器的方法，其中所述减振器具有包括设定传感器的致动器，且其中所述减振器组装在具有条件传感器的产品中，所述方法包括：从所述条件传感器读取输入信号、基于所述输入信号确定所述减振器的理想弹簧系数、确定所述致动器的实现所述理想弹簧系数的控制设定、读取所述设定传感器以获取所述致动器的实际设定、计算等于所述控制设定与所述实际设定之间的差值的控制误差信号，以及使用所述控制误差信号向所述致动器发送比例控制信号，由此将所述致动器调整为所述控制设定。

13.一种用于控制车辆中的可变减振器的方法，其中所述车辆包括发动机并且产生发动机速度信号和车速信号，所述可变减振器具有产生实际设定信号的致动器，所述方法包括：读取所述发动机速度信号、根据所述发动机速度信号确定所述减振器的理想弹簧系数、根据所述理想弹簧系数确定指令的弹簧系数、确定理想致动器设定以实现所述指令的弹簧系数、读取所述实际设定信号、根据所述致动器设定和所述实际设定信号计算控制误差信号，以及施用所述控制误差信号将所述致动器调整为所述理想致动器设定。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述指令的弹簧系数等于所述理想弹簧系数。

15.根据权利要求13所述的方法，其中通过确定修正项来修正所述理想弹簧系数，所述修正项施用至所述理想弹簧系数以产生所述指令的弹簧系数。

16.根据权利要求15所述的方法，其中通过将目标振幅与所计算的振幅组合以及将目标相角与所计算的相角组合来确定所述修正项。

17.根据权利要求15所述的方法，其中根据所述发动机速度信号和所述车速信号的频谱分析确定所述修正项。

18.根据权利要求15所述的方法，其中使用所述发动机速度信号和所述车速信号的快速傅里叶变换分析确定所述修正项。

19.根据权利要求15所述的方法，其中使用所述发动机速度信号和所述车速信号的最小二乘法分析确定所述修正项。

20.根据权利要求13所述的方法，其中基于所述发动机速度信号信号根据弹簧系数图确定所述理想弹簧系数。

21.根据权利要求13所述的方法，其中基于所述理想弹簧系数根据致动器设定图确定所述致动器的设定。

22.根据权利要求13所述的方法，其中确定预测的弹簧系数，并且通过将所述预测的弹簧系数与所述理想弹簧系数组合来确定所述指令的弹簧系数。

23.根据权利要求15所述的方法，其中确定预测的弹簧系数，并且通过将所述预测的弹簧系数与所述理想弹簧系数和所述修正项组合来确定所述指令的弹簧系数。

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