CN107257747B - 用于补偿竖直运动的方法 - Google Patents

用于补偿竖直运动的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107257747B
CN107257747B CN201680012345.6A CN201680012345A CN107257747B CN 107257747 B CN107257747 B CN 107257747B CN 201680012345 A CN201680012345 A CN 201680012345A CN 107257747 B CN107257747 B CN 107257747B
Authority
CN
China
Prior art keywords
distance
inclination
actuator
road surface
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680012345.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107257747A (zh
Inventor
A·昂格尔
C·格尔勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of CN107257747A publication Critical patent/CN107257747A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107257747B publication Critical patent/CN107257747B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/016—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input
    • B60G17/0165—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input to an external condition, e.g. rough road surface, side wind
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/019—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the type of sensor or the arrangement thereof
    • B60G17/01908—Acceleration or inclination sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/25—Stroke; Height; Displacement
    • B60G2400/252—Stroke; Height; Displacement vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/80—Exterior conditions
    • B60G2400/82—Ground surface
    • B60G2400/821—Uneven, rough road sensing affecting vehicle body vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00—Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/90—Other conditions or factors
    • B60G2400/91—Frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00—Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/30—Height or ground clearance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2600/00—Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
    • B60G2600/02—Retarders, delaying means, dead zones, threshold values, cut-off frequency, timer interruption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/01—Attitude or posture control
    • B60G2800/019—Inclination due to load distribution or road gradient
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/16—Running
    • B60G2800/162—Reducing road induced vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/16—Running
    • B60G2800/164—Heaving; Squatting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/70—Estimating or calculating vehicle parameters or state variables
    • B60G2800/702—Improving accuracy of a sensor signal

Abstract

本发明涉及一种用于补偿车辆(2)的车身(6)的竖直取向的运动的方法，其中，所述车辆(2)具有所述车身(6)和带有多个车轮(8，10)的主动式底盘，所述车轮与路面(4)接触，其中，每个车轮(8，10)通过在其长度方面可调节的执行器(12，14)在配置给该车轮(8，10)的悬置位置上与所述车身(6)连接，‑其中，所述车身(6)的竖直取向的运动通过所述路面(4)的倾斜度和/或通过所述路面(4)的不平度造成，‑其中，为了对于第一低频率范围内的频率补偿所述路面(4)的倾斜度而执行至少一个执行器(12，14)的长度的第一变化，所述第一低频率范围通过第一最小频率和第一最大频率限制，‑其中，为了对于第二高频率范围内的频率补偿所述路面(4)的不平度而执行所述至少一个执行器(12，14)的长度的第二变化，所述第二高频率范围通过第二最小频率和第二最大频率限制。

Description

用于补偿竖直运动的方法
技术领域
本发明涉及一种用于补偿车辆的车身的竖直取向的运动的方法和系统。
背景技术
车辆的姿态在行驶期间根据车辆所行驶的道路的倾斜度或者说姿态而变化。用于检测车辆的姿态的角度可通过传感器检测。此外，车辆的姿态受道路不平度、例如坑洼或石块路面影响。
在公开文献DE 10 2006 026 937 A1中描述了一种用于控制车辆系统的方法。在此，确定稳定性指标。此外，提供第一和第二观测器，所述第一和第二观测器基于车辆的运行参量确定参考横向速度以及横向速度，由所述参考横向速度和横向速度确定初始横向速度以及初始纵向速度。
由公开文献DE 10 2012 024 984 A1公知了一种用于确定在行驶曲线路面区段时车辆的给定弯道倾斜度的方法。在此，根据所检测的路面曲率来确定车辆的给定弯道倾斜度。此外，考虑曲线路面区段的视觉表面属性。
在公开文献DE 10 2012 216 205 A1中描述了一种用于处理车辆中的传感器数据的方法，其中，对车辆的行驶动态数据和底架传感器数据进行检测和滤波。
公开文献US 2014/0330483 A1描述了一种惯性传感装置，具有主动式底盘，未组合调节器。
发明内容
在此背景下，提出一种具有独立权利要求特征的方法和系统。所述方法和系统的构型由从属权利要求和说明书中获知。
根据本发明的方法被设置用于补偿车辆的车身的竖直取向的运动。车辆具有车身和带有多个车轮的主动式底盘，所述车轮与路面接触，其中，每个车轮通过在其长度方面可调节的执行器在配置给该车轮的悬置位置上与车身连接。另外提出，车身的竖直取向的运动通过路面的倾斜度和/或通过路面的不平度造成。在所述方法中，以第一低频率范围内的频率执行至少一个执行器的长度的第一变化以补偿所述路面的倾斜度，所述第一低频率范围由第一最小频率和第一最大频率界定，和/或，以第二高频率范围内的频率执行所述至少一个执行器的长度的第二变化以补偿所述路面的不平度，所述第二高频率范围由第二最小频率和第二最大频率界定。
通常，低频率范围的第一最大频率比高频率范围的第二最小频率低或者说小，由此，频率范围彼此分开。
作为替换方案，低频率范围的第一最大频率比高频率范围的第二最小频率高。在此情况下，两个频率范围叠加。
例如，在低频率范围的情况中，第一最小频率取值为0Hz，第一最大频率取值为至少0.5Hz、至多1Hz。在高频率范围的情况中，第二最小频率取值为至少0.1Hz、通常0.5Hz、至多1Hz，第二最大频率取值为至少0.1Hz、通常5Hz、至多20Hz。
另外，将至少一个最小频率和/或至少一个最大频率分别匹配于执行器之一的转折频率或者说极限频率。
在主动式底盘的情况中，转折频率通常大约为5Hz，可能情况下，转折频率可达20Hz，因为路面的不平度以直到至多20Hz的频率激励车身。第二最大频率通常相应于转折频率。
为了补偿倾斜度将在低频率范围内的调节信号以及为了补偿不平度将在高频率范围内的调节信号分别提供给执行器以便控制该执行器，其中，将在低频率范围内和在高频率范围内的调节信号通过加法模块相加成公共的叠加的调节信号。由此基于长度的两个叠加的变化来改变相应执行器的长度。
在一个构型中，求得车身在至少一个空间方向上的倾斜度，其中，对于至少一个车轮检测与车身的配置给该车轮的悬置位置的竖直距离。在此，通过所述至少一个所求得的距离，通过用变换矩阵
Figure BDA0001389306430000031
对所述至少一个车轮到车身的竖直距离进行变换，计算底盘在所述至少一个空间方向上的倾斜度。由车身在所述至少一个空间方向上的倾斜度和底盘在所述至少一个空间方向上的倾斜度的差来求得路面在所述至少一个空间方向上的倾斜度。另外，分别求得用于至少一个所述路面在所述至少一个空间方向上所倾斜的角度Φs、θs的值，并且分别预给定用于所述至少一个角度Φs、θs的值的限值Φs,lim、θs,lim，其中，考虑用于所述至少一个执行器关于车身的距离并且用于所述至少一个车轮关于车身的距离的变换系数iVA、iHA。以此为基础，通过
Figure BDA0001389306430000032
来确定用于所述至少一个执行器的长度变化的理论值。
通过用变换矩阵
Figure BDA0001389306430000033
对所述至少一个车轮到车身的重心的竖直距离进行变换，求得底盘在所述至少一个空间方向上的倾斜度。在此，前方纵向间距lv描述相应的前车轮与车身的重心在纵向空间方向上的距离，后方纵向间距lh描述相应的后车轮与重心在纵向空间方向上的距离，前方横向间距tv描述前车轮与重心在横向空间方向上的距离，后方横向间距th描述后车轮与重心在横向空间方向上的距离。
通过执行器分别与车身的重心的距离以及车轮分别与车身的重心的距离来计算变换系数iVA、iHA。
视定义而定，在存在上坡行驶时求得负的俯仰角θs，在存在下坡行驶时求得正的俯仰角θs。
通过
Figure BDA0001389306430000041
Figure BDA0001389306430000042
来预给定用于所述至少一个角度Φs、θs的值的相应限值Φs,lim、θs,lim。
此外，在上坡行驶情况中θs,min的取值可选择得大于在下坡行驶情况中θs,max的取值。
为了求得车身的倾斜度，使用与车身固定的第一坐标系，为了求得底盘的倾斜度，使用与底盘固定的第二坐标系。第三惯性坐标系用作参考坐标系，所述参考坐标系涉及重力。
此外，关于参考坐标系车身的倾斜度通过四元数来描述。
在一个构型中，使用捷联算法，通过所述捷联算法设置：为了求得车辆的经校正的加速度，对传感器测量的加速度以离心加速度和重力加速度来校正并且由此确定车辆在平面中的速度。此外，计算车身的倾斜度。
车身的在驶过不平度时所产生的振动通过用于连续的减振控制的算法、即所谓的Skyhook算法在第二高频率范围内得到补偿。
Skyhook算法或者说Skyhook函数基于通过虚拟阻尼器对机动车的车身进行有目的的阻尼，所述虚拟阻尼器具有阻尼常数dsky。为了实现Skyhook函数，作为运行参数求得车身在竖直方向上的加速度，将其在时间上进行积分和滤波。在此，计算车身在竖直方向上的速度并且通过对执行器加载Skyhook函数来提供与车身在竖直方向上的速度成比例的力作为调节参量，所述力在竖直方向上取向。由Skyhook函数得到的作用提供给虚拟阻尼器，所述虚拟阻尼器与车身和惯性参考系、例如天棚连接，因此，函数也被称为“Skyhook”或者说“天棚钩”，因为机动车的车身按照所设置的定义通过虚拟阻尼器与天棚连接，由此，机动车在行驶时好像是在通常构造成道路的路面上方滑翔。
根据本发明的系统被构造用于补偿车辆在至少一个空间方向上的倾斜度，其中，车辆具有车身和带有多个车轮的主动式底盘，所述车轮与路面接触。所述系统具有多个传感器和控制设备，其中，每个车轮通过在其长度方面可调节的执行器在配置给该车轮的悬置位置上与车身连接。车身的竖直取向的运动通过路面的倾斜度和/或通过路面的不平度造成。控制设备被构造用于，为执行器提供调节信号并且调控所述执行器的长度，其中，以第一低频率范围内的频率执行至少一个执行器的长度的第一变化以补偿所述路面的倾斜度，所述第一低频率范围由第一最小频率和第一最大频率界定，和/或其中，以第二高频率范围内的频率执行所述至少一个执行器的长度的第二变化以补偿所述路面的不平度，所述第二高频率范围由第二最小频率和第二最大频率界定。
在所述系统中，在一个构型中提出，第一传感器被构造用于，求得车身在所述至少一个空间方向上的倾斜度，其中，至少一个第二传感器被构造用于，对于至少一个车轮检测与车身的配置给该车轮的悬置位置的竖直距离。控制设备被构造用于，通过所述至少一个所求得的距离，通过用变换矩阵
Figure BDA0001389306430000051
对所述至少一个车轮到车身的竖直距离进行变换，计算底盘在所述至少一个空间方向上的倾斜度。此外，控制设备被构造用于，由车身在所述至少一个空间方向上的倾斜度和底盘在所述至少一个空间方向上的倾斜度的差来求得路面在所述至少一个空间方向上的倾斜度并且分别求得用于至少一个所述路面在所述至少一个空间方向上所倾斜的角度Φs、θs的值。分别预给定了或预给定用于所述至少一个角度Φs、θs的值的限值Φs,lim、θs,lim。此外，控制设备被构造用于，考虑用于所述至少一个执行器关于车身的距离并且用于所述至少一个车轮关于车身的距离的变换系数iVA、iHA，其中，控制设备被构造用于，通过
Figure BDA0001389306430000061
来确定用于所述至少一个执行器的长度变化的理论值。
所述至少一个第二传感器构造成距离传感器。
控制设备具有水平化调节器，所述水平化调节器具有低通滤波器，所述低通滤波器被构造用于提供低频率范围内的调节信号给相应执行器。作为替换方案，低通滤波器连接在水平调节器后面。
此外，控制设备具有基本调节器，所述基本调节器具有带通滤波器，所述带通滤波器被构造用于提供高频率范围内的调节信号给相应执行器。可能情况下，控制设备也具有预测调节器，所述预测调节器具有带通滤波器，所述带通滤波器被构造用于提供高频率范围内的调节信号给相应执行器。
在作为替换方案的构型中，相应带通滤波器可连接在基本调节器和/或预测调节器后面。
与所述调节器之一与相应低通滤波器或带通滤波器的相应组合无关，即与是否低通滤波器或带通滤波器集成在相应调节器中或连接在相应调节器后面无关，不仅低通滤波器或带通滤波器而且相应调节器被构造用于根据频率提供调节信号。
通过所述方法和所述系统，通过主动式底盘的执行器，用于使车身水平化以便补偿路面倾斜度的功能与用于主动衰减振动以便补偿路面不平度的功能相组合。
在一个构型中，车身的水平化调节器与基本调节器并且可能情况下作为补充与主动式底盘的预测调节器根据频率相组合，通过所述基本调节器和预测调节器可实现主动的振动衰减。
通过主动式底盘使机动车的车身关于重力场水平化并且由此水平定向或者说取向。此外，通过主动式底盘可主动地衰减振动。通过所述方法可弥补在竖直方向上由于路面不平度所产生的车身振动以及通过路面倾斜度造成的车辆动态性能。
在执行所述方法时，主动式底盘的使车轮与车辆的车身连接的执行器同时用于主动衰减振动以及用于使车身水平化。用于调控并且由此用于控制和/或调节相应执行器的长度和/或长度变化的调节信号通过信号滤波器来提供，其中，通过相应执行器的长度可动态匹配通过该执行器与车身连接的车轮到车身的距离。在此，在所述方法的范围内提出，一方面用于衰减振动以及另一方面用于水平化的可相应使用的频率范围通过这种信号滤波器分开。由此，基本上可避免由于频率选择性地分开被设置用于调节执行器的调节信号而使不同调节信号产生不利的相互影响。通常可将所设置的两个频率范围的不同调节信号相加。
在一个构型中，为了使车身水平化，提供低频率调节信号，由此，相应执行器的长度以相应低的频率匹配于道路的倾斜度，其中，道路的倾斜度通常也以低频率变化，所述低频率通常比频率范围的用于使车身水平化的频率更小。为了弥补通过路面不平度、例如由于坑洼或石块路面所造成的车身振动，提供高频率调节信号，其中，道路的表面由于这种不平度通常也以高频率变化。在一个构型中通过两个叠加的与频率相关的用于改变长度的校正值来改变相应执行器的长度，所述校正值彼此叠加。在此，可通过用于补偿路面倾斜度的具有低频率范围的低频率的第一校正值以及通过用于补偿路面不平度的具有高频率范围的高频率的第二校正值来校正长度。
如果通过主动式底盘补偿路面的倾斜度，则车身按照惯性坐标系或者说参考坐标系定向，其中，由角度Φs和θs以及变换矩阵T计算用于执行器的调节参量。由此，车身与路面的倾斜度无关地始终保持水平化。
在控制主动式底盘时，除了水平化之外还考虑另外的功能。在此，在低频率至静态的范围内通过水平化调节器实现水平化，而对于在较高频率的动态的范围内的功能为了弥补路面的不平度而使用基本调节器并且可选地使用预测调节器。
通过基本调节器主动地阻尼在驶过路面不平度时产生的振动，其中，例如使用Skyhook算法，以便降低车身的竖直运动。附加地也可使用预测调节器，通过所述预测调节器前瞻性地或者说预测性地或预处理地抵消不平度。但也可使用其它任意一种调节器，通过所述调节器可影响车身的动态性能。通常，在从大约0.5Hz起及以上的频率范围内使用至少一个调节器、例如基本调节器和/或预测调节器来调节通过路面不平度造成的对于车身和车轮而言重要的振动。
而水平化可通过水平化调节器仅在0Hz(在静态范围内)至大约0.5Hz(在低频率范围内)之间的频率范围内使用。车辆的车身由此仅面向地形引起的坡度或落差，地面颠婆所产生的振动的阻尼通过基本调节器或者说预测调节器来执行。
为此，对可由所述调节器提供的用于控制执行器的调节信号根据频率进行滤波，其中，在水平化的情况中，使用具有例如至多0.5Hz的转折频率的低通滤波。通过预测调节器以及必要时基本调节器提供的用于控制执行器的调节信号通过带通滤波调整到大约0.5Hz至例如大约5Hz之间的频率范围。上极限在此可分别与主动式底盘的相应执行器的转折频率相协调。
执行器的转折频率在一个方案中稍微改变，由此，例如也可产生两个可考虑的频率范围的小叠加范围。因此可考虑，将用于水平化的低通滤波器的转折频率提高到大约1Hz，而用于基本调节器或者说预测调节器的带通滤波器的下极限可调整到大约0.5Hz。由此使在转折频率的范围内由于相位延迟产生的边缘效应最小化。
为了裁决或者说估计，随后将各个调节器的调节信号相加，因为通过滤波排除了调节信号的不利的相互影响。
本发明的其它优点和构型由说明书和附图中得到。
不言而喻，前面提到的以及后面还要描述的特征不仅可在分别给出的组合中使用，而且可在其它组合中或独立地使用，而不偏离本发明的范围。
附图说明
借助于实施形式在附图中示意性示出并且参考附图示意性且详细描述本发明。
图1示出用于具有根据本发明的系统的实施形式的车辆的一个例子的示意性视图。
图2示出关于根据本发明的方法的实施形式的流程图。
图3示出在根据本发明的方法的实施形式的不同方案中图1的车辆。
图4示出根据本发明的系统的控制设备的细节的示意性视图。
具体实施方式
附图被相互关联和彼此交叉地描述，相同参考标号标记同一个部件。
图1中示意性示出了构造成机动车的车辆2和构造成道路的路面4，车辆2在行驶期间在所述路面上运动。在此，车辆2包括车身6和四个被设置用于车辆2前进运动的车轮8、10，图1中仅示出了所述车轮中的左前车轮8和左后车轮10。每个车轮8、10至少通过主动式执行器12、14与车身6连接，其中，车轮8、10和执行器12、14构造成车辆2的主动式底盘的部件。
根据本发明的系统16的实施形式作为部件包括控制设备18、至少一个用于确定车身6的倾斜度的第一传感器19以及多个、在此四个构造成距离传感器20、22的第二传感器，图1中仅示出了所述第二传感器中的两个，其中，每个车轮8、10都配置有这种距离传感器20、22。所述至少一个第一传感器19和所述距离传感器20、22同样构造成系统16的传感器组件的部件。另外，传感器组件以及由此系统16包括未进一步示出的用于确定、通常用于测量车辆2和/或车身6的至少一个运动学参量、通常为速度和/或加速度的传感器。
根据本发明的方法的在下面主要借助于图2的流程图描述的实施形式可通过根据本发明的系统16的在图1中示意性示出的实施形式来执行，其中，所述方法的实施形式的步骤可通过控制设备18调控并且由此控制和/或调节。
此外，图1中示出了三个坐标系24、26、28以及各种参数、在此为几何参数。
在此，与车身固定的第一坐标系24配置给车辆2的车身6，其中，所述第一坐标系的坐标原点处于车身6的重心25。第一坐标系24包括在相对于车身6纵向地以及相对于车辆2的行驶方向平行地取向的空间方向xa上的第一轴。第二轴在相对于车身6横向地以及相对于车辆2的桥平行地取向的空间方向ya上，所述桥分别在车辆2的两个车轮8、10之间延伸。第三轴在相对于车身6的竖直轴线平行的空间方向za上取向。所提到的全部三个轴以及由此空间方向xa、ya、za彼此相对垂直地取向。在此，在一个构型中提出，最先提到的两个轴以及由此空间方向xa和ya撑开车辆2的一个水平平面，重心25处于该水平平面中。
另外，图1示出了竖直取向的距离dza,VL、dza,HL的两个例子。第一距离dza,VL涉及左前车轮8与车身6之间的间隔。第二距离dza,HL涉及左后车轮10与车身6之间的间隔。所述距离dza,VL、dza,HL沿着执行器12、14取向并且可通过配置给车轮8、10的距离传感器20、22检测。
在相对于水平平面平行的平面中车轮8、10到车身6的重心25的距离在此可通过长度或者说侧面长度或间距tv、th、lh、lv来定义。在此，对于左前车轮8可考虑描述车轮8与重心25在横向空间方向上的距离的前方横向间距tv和描述车轮8与重心25在纵向空间方向上的距离的前方纵向间距lv。对于左后车轮10可考虑描述车轮10与重心25在横向空间方向上的距离的后方横向间距th和描述车轮10与重心25在纵向空间方向上的距离的后方纵向间距lh。
另一个竖直取向的距离dza,VR涉及在此未示出的右前车轮与车身6之间的间隔。在竖直方向上的附加的距离dza,HR涉及在此未示出的右后车轮与车身6之间的间隔。所述距离dza,VL、dza,HL、dza,VR、dza,HR或者说车轮8、10与车身6之间的间隔在构型中涉及重心25所处的水平平面。
另外，对于右前车轮可考虑描述右前车轮与重心25在横向空间方向上的距离的前方横向间距tv和描述右前车轮与重心25在纵向空间方向上的距离的前方纵向间距lv。对于右后车轮可考虑描述该车轮与重心25在横向空间方向上的距离的后方横向间距th和描述右后车轮与重心25在纵向空间方向上的距离的后方纵向间距lh，其中，图1中没有绘入对于右后车轮可考虑的后方横向间距。
与底盘固定的第二坐标系26配置给路面4并且包括在相对于所设置的行驶方向或者说路面4的纵向方向平行的空间方向xs上的第一轴、在相对于路面4的横向方向平行地取向的空间方向ys上的第二轴和在空间方向zs上的第三轴，其中，所提到的全部轴彼此相对垂直地取向。路面4的倾斜度以及由此姿态在此可借助于描述路面4在横向方向上的倾斜度的横向角或者说侧倾角Φs以及借助于描述路面4在纵向方向上的倾斜度并且由此例如描述坡度或落差的纵向角或者说俯仰角θs来描述。
第三坐标系28构造成参考坐标系并且包括在空间方向xref上的第一轴、在空间方向yref上的第二轴和在空间方向zref上的第三轴，全部这些轴彼此相对垂直地取向。
此外，第一坐标系24中示出了描述车身6绕在空间方向xa上取向的第一轴转动的侧倾角Φa、描述车身6绕在空间方向ya上取向的第二轴转动的俯仰角θa和描述车身6绕在空间方向za上取向的第三轴转动的横摆角ψa。
在车辆2的车身6的重心25中与车身固定的第一坐标系24[xa,ya,za]随动于车身6的平移和旋转运动。第三惯性坐标系28[xref,yref,zref]作为参考坐标系来考虑，其中考虑，重力加速度g仅仅在相对于重力矢量平行的空间方向zref上作用。
在所述方法的实施形式中，为了估计车身6的倾斜度或者说姿态，将俯仰角θa和侧倾角Φa关联到构造成参考坐标系的第三坐标系28上。
在与车身固定的坐标系24与参考系或者说惯性坐标系28之间所夹的角[θa,Φa,ψa]也被称为惯性俯仰角θa、惯性侧倾角Φa和惯性横摆角ψa。车身6在俯仰方向和侧倾方向上的取向被称为所述车身的倾斜度，由此确定俯仰角θa和侧倾角Φa。
为了估计车身6的倾斜度或者说姿态，通过具有六个自由度的用于确定惯性的传感器组件(IMU：Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)测量并且由此求得车身6或者说车辆2沿着空间方向xa、ya、za的加速度
Figure BDA0001389306430000121
和转动速率
Figure BDA0001389306430000122
其中，也可与所述方法的执行无关地在车辆2中使用传感器组件。
为了估计车身6的倾斜度，首先应考虑：待由传感器组件例如通过测量来求得的参量
Figure BDA0001389306430000123
和
Figure BDA0001389306430000124
受制于何物理边界条件。由传感器组件的加速度传感器所测量的信号导出三个不同的物理参量：
-与车辆2的转动速率
Figure BDA0001389306430000125
和平面速度
Figure BDA0001389306430000126
相关的离心加速度
Figure BDA0001389306430000127
Figure BDA0001389306430000128
-在车辆的水平平面中在相应加速度传感器的一个轴的空间方向上车辆2和/或车身6的经校订的平面速度
Figure BDA0001389306430000129
的变化以及由此加速度
Figure BDA00013893064300001210
Figure BDA00013893064300001211
-重力加速度：
Figure BDA00013893064300001212
在上述公式中，
Figure BDA00013893064300001213
是车辆2在水平平面中的速度，R是欧拉旋转矩阵(6)，其在考虑欧拉角的情况下按照侧倾角Φ、俯仰角θ和横摆角ψ的旋转次序计算得到。在此，vEbene,x是在车辆2的纵向方向或者说行驶方向上的通常的车辆速度vFzg，所述车辆速度通过车轮8、10的转速来测量并且显示给速度计。
Figure BDA0001389306430000131
分别待确定的角Φ即Φa(对于车身)、Φf(对于底盘)或者说Φs(对于路面)和θ即θa(对于车身)、θf(对于底盘)或者说θs(对于路面)通常可通过两种不同的用于计算的计算方法或者说处理方式来求得：
-通过对传感器组件所测量的转动速率
Figure BDA0001389306430000132
进行时间积分，或者
-通过将离心加速度
Figure BDA0001389306430000133
和车辆2的平面速度
Figure BDA0001389306430000134
的变化以及由此加速度
Figure BDA0001389306430000135
从传感器组件所测量的加速度中消除掉
Figure BDA0001389306430000136
并且通过三角函数
Figure BDA0001389306430000137
计算角度。
如已借助于方程(5)所述，
Figure BDA0001389306430000138
是具有三个元素的矢量[agv,x,agv,y,agv,z]T＝[g*sinθ,-g*sinΦ*cosθ,-g*cosΦ*cosθ]T，而重力加速度g＝9.81m/s2在此作为标量使用，其视车身6的用欧拉旋转矩阵R(6)描述的倾斜度而定影响矢量
Figure BDA0001389306430000139
的不同元素。如果车身6不倾斜，则
Figure BDA00013893064300001310
在侧倾角Φa＝90°并且俯仰角θa＝0°时，
Figure BDA00013893064300001311
如果
Figure BDA00013893064300001312
已知，则可通过上述反正切函数来计算俯仰角θa和侧倾角Φa。
然而，在待执行的计算中需要考虑：由于转动速率传感器的在时间上可变的偏移误差，转动速率的积分可能情况下静态不精确。这意味着，所计算的角度低频漂移并且仅所测量信号的高频分量可用。而在通过加速度传感器求得角度时，需要考虑高频干扰，因为难于检测的例如在驶过坑洼时产生的速度变化不可从所测量信号中消除掉。
在这里所述的实施形式中，作为滤波算法使用基于四元数的倾斜度滤波器或者说姿态滤波器。也可使用卡尔曼滤波器用于融合两种计算方法。由此将前面提到的两种计算方法联合，由此提供不仅低频可用而且高频可用的信号。
四元数是四维矢量
Figure BDA00013893064300001313
通过所述四维矢量可描述刚体、在此为车身6的取向。如果刚体关于参考系转动了角度χ以及轴
Figure BDA0001389306430000141
其中，
Figure BDA0001389306430000142
是单位矢量，则关于参考系的所述取向通过四元数
Figure BDA0001389306430000143
Figure BDA0001389306430000144
来描述。
这首先用于传感器组件所测量的转动速率
Figure BDA0001389306430000145
的时间积分，其中，车身6关于惯性参考系在当前情况下以转动速率
Figure BDA0001389306430000146
旋转。由车身6的初始姿态
Figure BDA00013893064300001415
出发，姿态或者说倾斜度的变化基于转动速率通过方程(7)：
Figure BDA0001389306430000147
来描述。算子
Figure BDA0001389306430000148
在此表示四元数乘法。在时间离散情况中，合成的微分方程例如通过欧拉积分(8):
Figure BDA0001389306430000149
来求解，其中，Δt相应于两个时刻k与k–1之间的步长。
为了用四元数描述由传感器组件所测量的加速度
Figure BDA00013893064300001410
和合成的经校订的重力加速度
Figure BDA00013893064300001411
得到的车身6的取向，需要对下列优化问题(9)：
Figure BDA00013893064300001412
其中，
Figure BDA00013893064300001413
进行求解。不可直接计算倾斜度，因为绕相对于重力矢量平行地取向的旋转轴线存在无穷多的解。为了时间离散求解优化问题，使用基于梯度的方程(10)：
Figure BDA00013893064300001414
其具有可调整的步长μ。
为了融合关于由所测量的转动速率
Figure BDA0001389306430000151
以及由加速度
Figure BDA0001389306430000152
得到的倾斜度的信息，将两个四元数
Figure BDA0001389306430000153
Figure BDA0001389306430000154
通过方程(11)加权相加：
Figure BDA0001389306430000155
其中，0≤γ≤1是可调整的参数。俯仰角和侧倾角于是通过方程(12a)、(12b)：
Figure BDA0001389306430000156
Figure BDA0001389306430000157
计算。
为了从传感器组件所测量的加速度消除掉离心加速度
Figure BDA0001389306430000158
和平面速度
Figure BDA0001389306430000159
的变化
Figure BDA00013893064300001510
考虑也借助于重力加速度矢量
Figure BDA00013893064300001511
计算的俯仰角和侧倾角。
为了执行所述方法的实施形式，使用所谓的捷联方案，所述捷联方案在图2的流程图中示出。下面详细描述所述方法的各个步骤40、42、44、46、48。
在所述方法开始时，提供加速度
Figure BDA00013893064300001512
和转动速率
Figure BDA00013893064300001513
的传感地求得的值。通过所述值在第一步骤40中执行“离心力的校正”，其中，传感器组件所测量的加速度被校正以离心力
Figure BDA00013893064300001514
的分量。在此确定经校正的第一加速度
Figure BDA00013893064300001515
在考虑用于侧倾角Φa和俯仰角θa的值的情况下在第二步骤42中在执行“重力的校正”的情况下用重力加速度
Figure BDA00013893064300001516
来校正所述经校正的第一加速度
Figure BDA00013893064300001517
由此得到水平平面中的加速度
Figure BDA00013893064300001518
在所述方法的范围内设置有两种计算平面速度
Figure BDA00013893064300001519
的可能性。
在第三步骤44中在考虑车辆2的加速度
Figure BDA00013893064300001520
车辆2的所测量的速度v和所述车辆的转向角δlenk的情况下执行“速度的确定”，其中，车辆的第一平面速度
Figure BDA00013893064300001521
通过车辆2的加速度
Figure BDA00013893064300001522
的积分(13)：
Figure BDA00013893064300001523
来计算并且由此求得。所述平面速度
Figure BDA0001389306430000161
又在第一步骤40中的用于“离心力的校正”的闭环调节回路中使用。
对于在车辆2的纵向轴线的空间方向上的速度vEbene,x，在此提供在车辆2的方向xa上的通过车轮转速所测量的速度vFzg。另外，借助于单轨模型，可由转向角δlenk和所测量的速度vFzg计算对于机动车的横向轴线有效的速度vy,ESM。对于竖直速度vEbene,z，不提供另外的测量或者说计算方法。车辆的作为替换方案求得的第二平面速度(14)：
Figure BDA0001389306430000162
和通过积分(13)计算的速度
Figure BDA0001389306430000163
可通过合适的滤波算法、例如通过卡尔曼滤波器(15)通过计算规则来融合，所述计算规则包括加权因子τ：
Figure BDA0001389306430000164
其中，0≤τ≤1 (15)
在用于“平面速度变化的校正”的第四步骤46中，考虑所测量的速度vFzg、转向角δlenk、角度θa、Φa的值和通过离心加速度
Figure BDA0001389306430000165
校正的加速度
Figure BDA0001389306430000166
其中，经校正的加速度通过平面速度的变化
Figure BDA0001389306430000167
的分量来校正。为了避免不利反馈，使用速度
Figure BDA0001389306430000168
的矢量的导数，来取代按照计算规则(15)所求得的速度
Figure BDA0001389306430000169
在第五步骤48中，在考虑车辆2的转动速率
Figure BDA00013893064300001610
和重力加速度
Figure BDA00013893064300001611
的情况下通过前面所述基于四元数的倾斜度滤波器计算车辆2的车身6的俯仰角θa和侧倾角Φa以及由此倾斜度或者说姿态。通过前面所述的处理方式，确定关于惯性坐标系28的俯仰角θa和侧倾角Φa并且在第二步骤42中的用于“重力的校正”以及第三步骤44中的用于“平面速度变化的校正”的闭环调节回路中使用。
从在第五步骤48中求得的车身6的倾斜度出发，求得路面4的倾斜度以及由此姿态，其中，作为所测量参量考虑车轮8、10与车身6之间的距离
Figure BDA0001389306430000171
由此首先计算车辆2的底盘的俯仰角θf和侧倾角Φf，其中，待执行的计算与变换矩阵(16)相关：
Figure BDA0001389306430000173
用所述变换矩阵描述重心25关于车轮8、10的位置的几何姿态。在此，第一列描述在水平平面内左前车轮8到重心25的距离，第二列描述在水平平面内右前车轮到重心25的距离，第三列描述在水平平面内左后车轮10到重心25的距离，第四列描述在水平平面内右后车轮到重心25的距离。
底盘的倾斜度于是通过矢量关系(17)：
Figure BDA0001389306430000174
来确定。
通过由车身6的倾斜度减去底盘的倾斜度，路面4的关于与车身固定的第一坐标系24的倾斜度通过矢量关系(18)：
Figure BDA0001389306430000172
来计算。因为车轮8、10的轮胎屈挠与待考虑的距离相比非常小，所以所述轮胎屈挠在以上计算中予以忽略。
因为角度Φa和θa是用于车身6的倾斜度的涉及矢量的估计参量并且Φf和θf描述车身6与路面4的表面之间的相对角度，所以通过Φs和θs也提供角度作为所估计的参量用于路面4或者说道路关于重力矢量的倾斜度。
在实现所述方法时，对于车辆2的主动式底盘通过校正车身6的倾斜度实现路面4的倾斜度的补偿并且据此使车身6水平化或者说水平定向。
就此而言，借助于用于执行器12、14的长度变化的理论值来预给定：应以何程度进行倾斜度的这种补偿或者说车身的水平化。因此通过使执行器12、14的相应长度匹配于给定值，在上坡或者说逆坡行驶时比在下坡或者说顺坡行驶时可定量地设置更强的水平化。
在上坡行驶时，使车辆2的车身6在后部抬高并且在前部下沉，由此，乘员的视野可得到改善并且舒适性可得到提高。在下坡行驶时，使车身6在前部抬高并且在后部下沉，但在此与上坡行驶相比进行倾斜度的明显小的补偿，以便不使乘员的视野变差并且保证在从下坡或者说顺坡行驶过渡到水平面时车身6的地面通过性。
也可考虑，使车身6相对于车辆2的行驶方向在横向上水平化，其中，在横向方向上车身6的倾斜度的补偿也可通过预给定理论值来限制，以便例如避免可能限制地面通过性的行驶状况。
为了实现所述方法，路面的所计算的倾斜角Φs和θs首先通过预给定理论值或者说限值Φs,lim、θs,lim来限制：
Figure BDA0001389306430000181
Figure BDA0001389306430000182
然后将倾斜角Φs和θs换算成用于主动式底盘的执行器20、22的长度变化的理论值
Figure BDA0001389306430000183
路面4的受限制的俯仰角和侧倾角换算成用于执行器20、22的长度的理论值借助于变换矩阵T和用于车辆2的前桥和后桥的涉及执行器与涉及车轮的距离之间的已知变换系数
Figure BDA0001389306430000184
Figure BDA0001389306430000185
和
Figure BDA0001389306430000186
来执行，由此形成对角矩阵diag(iVA,iVA,iHA,iHA)。在此，对于涉及执行器的理论值使用与转置的变换矩阵(16)的下述关系：
Figure BDA0001389306430000187
在上述公式中，最大角或者说最小角Φs,max,、θs,max、Φs,min和θs,min是可根据相应行驶状况改变的可调整的协调参数或者说理论值。
在一个应用例子中，预给定下列初始值：
iVA＝iHA＝1；tv＝th＝0.5；lv＝lh＝1.5 (22)
Figure BDA0001389306430000191
由此得到：
Figure BDA0001389306430000192
这意味着，前方的执行器向上运动2.6cm，后方的执行器20、22向下运动2.6cm，其中，相应的执行器20、22的长度根据在此描述的间距来变化。
在图3a中在路面4上上坡行驶情况中以及在图3b中在相对于行驶方向在横向上侧向倾斜的路面上、例如在陡弯道中通常水平地行驶的情况中，示意性示出了车辆2。此外，图3a中示出了车辆2的右前车轮54和车辆2的右后车轮56。在此提出，右前车轮54通过执行器58与车辆2的车身6的悬置位置连接，而右后车轮56通过执行器60与车身6的悬置位置连接。
根据图1中的视图，右前车轮54到车身6具有距离dza,VR，到重心25具有距离tv。配置给右前车轮54的执行器58到车身6具有距离zakt,VR，到车身的重心25具有距离tv,akt。相应地，右后车轮56到车身6的悬置位置具有距离dza,HR，到重心25具有距离th。配置给右后车轮56的执行器60到车身6的悬置位置具有距离zakt,HR，到车身6的重心25具有距离th,akt。
在考虑根据本发明的方法的前面所述的步骤的情况下，使车辆2的后桥上的后车轮10、56与所述车辆的车身6连接的执行器14、60在上坡行驶时与使车辆2的前桥上的前车轮8、54与所述车辆的车身6连接的两个执行器12、58相比伸长较大的间距。当在水平取向的路面上行驶时，执行器12、14、58、60的长度调整得相同。在下坡行驶时，使两个前车轮8、54与车辆2的车身6连接的执行器12、58与使车辆2的后桥的车轮10、56与所述车辆的车身6连接的执行器14、60相比伸长较大的间距。然而，在下坡行驶时前桥上的执行器12、58相对于后桥上的执行器14、60的伸长小于在上坡行驶时执行器14、60相对于执行器12、58的伸长。
在车辆2借助于图3b所示沿着在此示例性向左倾斜的路面4行驶通过陡弯道时，在执行所述方法时，配置给车辆2的左侧上的两个车轮8、10的两个执行器12、14与配置给车辆2的右侧上的两个车轮54、56的两个执行器58、60相比伸长较大的间距。作为替换方案，反之，如果车辆2要沿着路面4驶过向右倾斜的弯道或者说陡弯道，则车辆2的右侧上的车轮54、56的两个执行器58、60比车辆2的左侧上的车轮8、10的那个执行器12、14更强地伸长。
在本发明的范围内在第一低频率范围内执行车辆2的车身6的倾斜度的补偿或者说弥补，所述倾斜度也通过路面4的倾斜度造成。另外，与路面4的涉及路面4整个表面的倾斜度无关，路面4可具有不平度，所述不平度仅点式地表明路面4的表面的特征。作为补偿倾斜度的补充，在所述方法的范围内，也在第二高频率范围内弥补车辆2的车身6的竖直取向的运动的变化，其通过路面4的这种不平度造成。
为了补偿车身6的竖直取向的运动，根据频率改变执行器12、14、58、60的长度。为此，为执行器由控制设备18提供与频率相关的调节信号，通过所述调节信号调整执行器12、14、58、60的长度。在此，被设置用于根据路面4的倾斜度使车身6水平化的调节信号以及用于根据路面4的不平度弥补车身6的振动的调节信号根据频率彼此叠加。
对此的细节从图4获知，在图4中详细地示意性地示出了根据本发明的系统16的控制设备18。
所述控制设备18包括三个调节器，即一个基本调节器70、一个预测调节器72以及一个水平化调节器74。在此，在这里在基本调节器70后面连接着用于在高频率范围内执行带通滤波的带通滤波器76。在预测调节器72后面也连接着用于在高频率范围内执行带通滤波的带通滤波器78。而在水平化调节器74后面连接着用于在低频率范围内执行低通滤波的低通滤波器80。在控制设备18的作为替换方案的构型中，可能情况下可将带通滤波器76集成在基本调节器70中。在此情况下也可将带通滤波器78集成在预测调节器72中。相应地，低通滤波器80集成在水平化滤波器74中。
与控制设备18的具体结构无关，在根据本发明的方法的实施形式中，由基本调节器70和连接在所述基本调节器后面或集成在所述基本调节器中的带通滤波器76提供在高频率范围内的第一调节信号82，通过所述第一调节信号可补偿被行驶的路面4的不平度。作为补充，由预测调节器72和连接在所述预测调节器后面或集成在所述预测调节器中的带通滤波器78也提供在高频率范围内的调节信号，通过所述调节信号可补偿路面4的不平度。而由水平化调节器74和低通滤波器80与是否低通滤波器80集成在水平化调节器74中或连接在所述水平化调节器后面无关地提供在低频率范围内的调节信号80，通过所述调节信号可补偿路面4的倾斜度。另外，控制设备18包括加法模块88，高频率范围的调节信号82、84以及低频率范围的调节信号86提供给所述加法模块。加法模块88被构造用于将全部调节信号82、84、86彼此相加并且向相应的执行器12、14、58、60提供调节信号90，该调节信号根据频率包括全部调节信号82、84、86的相加和/或叠加。根据这种调节信号90，不仅在低频率范围内而且在高频率范围内改变或修正并且由此匹配相应执行器12、14、58、60的长度，其中，通过在低频率范围内改变长度来补偿例如构造成道路的路面4的倾斜度，通过在高频率范围内改变长度来补偿路面4的不平度。
在此，在一个构型中提出，例如按照Skyhook算法来调整基本调节器70。取代基本调节器70也可使用可补偿路面4的不平度的其它任意调节器。
在行驶方向上在机动车2之前路面4的高度型廓通过预测传感装置例如摄像机或激光器检测。在此探测到的不平度于是通过预测调节器74前瞻性地得到补偿，其方式是沿着所检测的高度型廓调整执行器12、14、58、60的长度。
由所提到的调节器提供的调节信号82、84、86、90包括用于长度或者说调节行程的值或作为替换方案包括用于对于相应执行器12、14、58、60需要调整的力的值，其中，调节行程或力可相互换算。
通过所述方法的上述实施形式计算调节信号82、84、86、90，所述调节信号根据原始信号和处理链首先包括宽的频率谱。于是，为了使不同的调节器不产生不利的相互影响，通过带通滤波器76、78或者说高通滤波器以及低通滤波器80提取信号的对于调节机动车2分别重要的分量。因此例如通过水平化调节器74计算的调节行程可包含0.5Hz以上的频率分量。然而，在所述方法的范围内不再对这样高的频率作出反应，由此可避免不期望的行驶性能。而用于基本调节器70的Skyhook算法与用于低于0.5Hz的频率相比更好地适用于所述较高的频率范围。

Claims (22)

1.一种用于对车辆(2)的车身(6)的竖直取向的运动进行补偿的方法，其中，所述车辆(2)具有车身(6)和带有多个车轮(8，10，54，56)的主动式底盘，所述车轮与路面(4)接触，其中，每个车轮(8，10，54，56)通过在长度可调节的执行器(12，14，58，60)在配置给该车轮(8，10，54，56)的悬置位置处与所述车身(6)连接，
其中，所述车身(6)的竖直取向的运动由于路面(4)的倾斜度和/或由于所述路面(4)的不平度造成，
其中，以第一低频率范围内的频率执行至少一个执行器(12，14，58，60)的长度的第一变化以补偿所述路面(4)的倾斜度，所述第一低频率范围由第一最小频率和第一最大频率界定，和/或
其中，以第二高频率范围内的频率执行所述至少一个执行器(12，14，58，60)的长度的第二变化以补偿所述路面(4)的不平度，所述第二高频率范围由第二最小频率和第二最大频率界定；
其中，将至少一个最小频率和/或至少一个最大频率匹配于所述执行器(12，14，58，60)至少之一的转折频率或极限频率。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述第一最大频率比所述第二最小频率低。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述第一最大频率比所述第二最小频率高。
4.根据上述权利要求任意之一的方法，其中，所述第一最小频率取值为0Hz，所述第一最大频率取值为至少0.5Hz、至多1Hz。
5.根据上述权利要求1-3之一的方法，其中，所述第二最小频率取值为至少0.1Hz、至多1Hz，所述第二最大频率取值为至少0.1Hz、至多20Hz。
6.根据上述权利要求1-3之一的方法，其中，为了补偿倾斜度将在低频率范围内的调节信号提供给执行器(12，14，58，60)以便控制该执行器，为了补偿不平度将在高频率范围内的调节信号(70，72)提供给执行器以便控制该执行器，其中，将在低频率范围内的调节信号和在高频率范围内的调节信号(70，72)叠加成调节信号。
7.根据上述权利要求1-3之一的方法，其中，确定所述车身(6)在至少一个空间方向上的倾斜度，其中，对于至少一个车轮(8，10，54，56)检测与配置给该车轮的车身(6)悬置位置的竖直距离，其中，通过所确定的至少一个距离，利用变换矩阵
Figure FDA0002391427840000021
对所述至少一个车轮(8，10，54，56)到车身(6)的重心(25)的竖直距离进行变换，计算出底盘在所述至少一个空间方向上的倾斜度，其中，由车身(6)在所述至少一个空间方向上的倾斜度和底盘在所述至少一个空间方向上的倾斜度的差来求得路面(4)在所述至少一个空间方向上的倾斜度，其中，求得所述路面(4)在所述至少一个空间方向上所倾斜的至少一个角度Φs、θs的值，其中，针对所述至少一个角度Φs、θs的值预先规定限值Φs,lim、θs,lim，其中，考虑针对所述至少一个执行器(12，14，58，60)关于所述车身(6)的距离以及针对所述至少一个车轮(8，10，54，56)关于所述车身(6)的距离的变换系数iVA、iHA，其中，通过：
Figure FDA0002391427840000022
来确定所述至少一个执行器(12，14，58，60)的长度变化的理论值；
其中，前方纵向间距lv描述相应的前车轮(8，54)与所述车身(6)的重心(25)在纵向空间方向上的距离，后方纵向间距lh描述相应的后车轮(10，56)与所述重心(25)在纵向空间方向上的距离，前方横向间距tv描述前车轮(8，54)与所述重心(25)在横向空间方向上的距离，后方横向间距th描述后车轮(10，56)与所述重心(25)在横向空间方向上的距离。
8.根据权利要求7的方法，其中，通过相应的执行器(12，14，58，60)与所述车身(6)的重心(25)的距离以及相应的车轮(8，10，54，56)与所述车身(6)的重心(25)的距离来计算所述变换系数iVA、iHA。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，在存在上坡行驶时求得负的俯仰角θs，在存在下坡行驶时求得正的俯仰角θs。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，通过
Figure FDA0002391427840000031
Figure FDA0002391427840000032
来预给定用于所述至少一个角度Φs、θs的值的相应限值Φs,lim、θs,lim。
11.根据权利要求10的方法，其中，在上坡行驶情况中θs,min的取值选择得大于在下坡行驶情况中θs,max的取值。
12.根据上述权利要求1-3，8-11中任一项所述的方法，其中，为了求得所述车身(6)的倾斜度，使用固定在车身上的第一坐标系(24)，为了求得所述底盘的倾斜度，使用固定在底盘上的第二坐标系(26)，其中，第三惯性坐标系(28)用作参考坐标系，所述参考坐标系涉及重力。
13.根据权利要求12的方法，其中，基于参考坐标系，所述车身(6)的倾斜度通过四元数来描述。
14.根据权利要求7的方法，其中，使用捷联算法，通过所述捷联算法，利用所述捷联算法规定：为了求得所述车辆(2)的经校正的加速度，对传感器测量的加速度以离心加速度和重力加速度来校正并且由此确定所述车辆(2)在平面中的速度；计算所述车身(6)的倾斜度。
15.根据权利要求1-3，8-11,13,14中任一项所述的方法，其中，在驶过不平度时所产生的振动通过用于连续的减振控制的算法在第二高频率范围内得到补偿。
16.根据权利要求5所述的方法，所述第二最小频率取值为0.5Hz。
17.一种用于补偿车辆(2)在至少一个空间方向上的倾斜度的系统，其中，所述车辆(2)具有车身(6)和带有多个车轮(8，10，54，56)的主动式底盘，所述车轮与路面(4)接触，其中，所述系统(16)具有多个传感器(19，20，22)和控制设备(18)，其中，每个车轮(8，10，54，56)通过长度可调节的执行器(12，14，58，60)在配置给该车轮(8，10，54，56)的悬置位置上与所述车身(6)连接，
其中，所述车身(6)的竖直取向的运动由于路面(4)的倾斜度和/或由于路面(4)的不平度造成，
其中，所述控制设备被构造用于，为所述执行器(12，14，58，60)提供调节信号并且调控所述执行器的长度，其中，以第一低频率范围内的频率执行至少一个执行器(12，14，58，60)的长度的第一变化以补偿所述路面(4)的倾斜度，所述第一低频率范围由第一最小频率和第一最大频率界定，和/或
其中，以第二高频率范围内的频率执行所述至少一个执行器(12，14，58，60)的长度的第二变化以补偿所述路面(4)的不平度，所述第二高频率范围由第二最小频率和第二最大频率界定；
其中，将至少一个最小频率和/或至少一个最大频率匹配于所述执行器(12，14，58，60)至少之一的转折频率或极限频率。
18.根据权利要求17的系统，其中，至少一个第一传感器(19)被构造用于，求得所述车身(6)在所述至少一个空间方向上的倾斜度，其中，至少一个第二传感器(20，22)被构造用于，对于至少一个车轮(8，10，54，56)检测与所述车身(6)的配置给该车轮的悬置位置(50)的竖直距离，其中，所述控制设备(18)被构造用于，通过所述至少一个所求得的距离，通过用变换矩阵
Figure FDA0002391427840000041
对所述至少一个车轮(8，10，54，56)到所述车身(6)的重心(25)的竖直距离进行变换，计算所述底盘在所述至少一个空间方向上的倾斜度，其中，所述控制设备(18)被构造用于，由所述车身(6)在所述至少一个空间方向上的倾斜度和所述底盘在所述至少一个空间方向上的倾斜度的差来求得所述路面(4)在所述至少一个空间方向上的倾斜度，求得所述路面(4)在所述至少一个空间方向上所倾斜的至少一个角度Φs、θs的值，其中，分别预给定用于所述至少一个角度Φs、θs的值的限值Φs,lim、θs,lim，其中，所述控制设备(18)被构造用于，考虑用于所述至少一个执行器(12，14，58，60)关于所述车身的距离以及用于所述至少一个车轮(8，10，54，56)关于所述车身的距离的变换系数iVA、iHA，其中，所述控制设备(18)被构造用于，通过：
Figure FDA0002391427840000051
来确定用于所述至少一个执行器(12，14，58，60)的长度变化的理论值
Figure FDA0002391427840000052
其中，前方纵向间距lv描述相应的前车轮(8，54)与所述车身(6)的重心(25)在纵向空间方向上的距离，后方纵向间距lh描述相应的后车轮(10，56)与所述重心(25)在纵向空间方向上的距离，前方横向间距tv描述前车轮(8，54)与所述重心(25)在横向空间方向上的距离，后方横向间距th描述后车轮(10，56)与所述重心(25)在横向空间方向上的距离。
19.根据权利要求18的系统，其中，所述至少一个第二传感器(20，22)构造成距离传感器。
20.根据权利要求17至19任意之一的系统，其中，所述控制设备(18)具有水平化调节器(74)，在所述水平化调节器后面连接着低通滤波器(80)，所述低通滤波器被构造用于提供低频率范围内的调节信号。
21.根据权利要求17至19任意之一的系统，其中，所述控制设备(18)具有基本调节器(70)，在所述基本调节器后面连接着带通滤波器(76)，所述带通滤波器被构造用于提供高频率范围内的调节信号。
22.根据权利要求17至19任意之一的系统，其中，所述控制设备(18)具有预测调节器(72)，在所述预测调节器后面连接着带通滤波器(78)，所述带通滤波器被构造用于提供高频率范围内的调节信号。
CN201680012345.6A 2015-02-28 2016-02-02 用于补偿竖直运动的方法 Active CN107257747B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015002595.3A DE102015002595A1 (de) 2015-02-28 2015-02-28 Verfahren zum Kompensieren von vertikalen Bewegungen
DE102015002595.3 2015-02-28
PCT/EP2016/000165 WO2016134818A1 (de) 2015-02-28 2016-02-02 Verfahren zum kompensieren von vertikalen bewegungen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107257747A CN107257747A (zh) 2017-10-17
CN107257747B true CN107257747B (zh) 2020-07-14

Family

ID=55310784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680012345.6A Active CN107257747B (zh) 2015-02-28 2016-02-02 用于补偿竖直运动的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10471795B2 (zh)
EP (1) EP3261863B1 (zh)
CN (1) CN107257747B (zh)
DE (1) DE102015002595A1 (zh)
WO (1) WO2016134818A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110325822B (zh) * 2018-04-25 2023-06-27 深圳市大疆创新科技有限公司 云台位姿修正方法和装置
CN108591337A (zh) * 2018-07-21 2018-09-28 华东交通大学 一种防侧倾的双筒式减振器控制系统
CN112009469A (zh) * 2019-05-28 2020-12-01 奥迪股份公司 车辆驾驶辅助系统、包括其的车辆及方法和介质
DE102019208812B4 (de) * 2019-06-18 2022-04-21 Audi Ag Gesteuerte Nickneigung eines Fahrzeugs
JP7367652B2 (ja) * 2020-10-07 2023-10-24 トヨタ自動車株式会社 車両用プレビュー制振制御装置及び方法
CN112319169B (zh) * 2020-10-19 2022-02-25 江苏大学 一种基于俯仰侧倾力补偿的顶层车身姿态控制方法
GB2601344B (en) * 2020-11-27 2023-05-03 Jaguar Land Rover Ltd Active suspension control on repeating surface undulations
GB2601355B (en) * 2020-11-27 2023-09-20 Jaguar Land Rover Ltd Slope compensation by moving a vehicle centre of gravity
WO2023133313A1 (en) * 2022-01-10 2023-07-13 ClearMotion, Inc. Method and apparatus for output saturation avoidance in preview-based vehicle system control
CN116492155B (zh) * 2023-04-26 2024-04-19 上海新纪元机器人有限公司 主被动混合减震担架床的控制方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4770438A (en) * 1984-01-20 1988-09-13 Nissan Motor Co., Ltd. Automotive suspension control system with road-condition-dependent damping characteristics
JPS6164517A (ja) * 1984-09-06 1986-04-02 Nissan Motor Co Ltd 車両用サスペンシヨン装置
JPS6430816A (en) * 1987-07-24 1989-02-01 Toyota Motor Corp Active suspension for vehicle
GB8909073D0 (en) * 1989-04-21 1989-06-07 Lotus Group Plc Vehicle suspension system
KR970011089B1 (ko) * 1992-02-14 1997-07-07 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 노면상태의 식별방법 및 써스펜션의 제어 장치
JPH11192826A (ja) * 1997-12-26 1999-07-21 Tokico Ltd サスペンション制御装置
US6718248B2 (en) * 2002-06-19 2004-04-06 Ford Global Technologies, Llc System for detecting surface profile of a driving road
US6684140B2 (en) * 2002-06-19 2004-01-27 Ford Global Technologies, Llc System for sensing vehicle global and relative attitudes using suspension height sensors
US7451033B2 (en) 2005-06-10 2008-11-11 Ford Global Technologies, Llc Lateral and longitudinal velocity determination for an automotive vehicle
JP4314250B2 (ja) * 2006-05-23 2009-08-12 トヨタ自動車株式会社 車両用の路面判定装置
DE102009014747A1 (de) * 2009-03-25 2010-12-30 Audi Ag Verfahren zur Ansteuerung von den Wankwinkel eines Kraftfahrzeugs beeinflussenden Aktoren
US10118626B2 (en) 2011-09-12 2018-11-06 Continental Teves Ag & Co. Ohg Fusion of chassis sensor data with vehicle dynamics data
CN104395116B (zh) * 2012-06-29 2017-09-05 本田技研工业株式会社 悬架控制装置
DE102012024984A1 (de) 2012-12-20 2013-07-04 Daimler Ag Verfahren zum Bestimmen einer Soll-Kurvenneigung eines Kraftfahrzeugs
US8788146B1 (en) 2013-01-08 2014-07-22 Ford Global Technologies, Llc Adaptive active suspension system with road preview

Also Published As

Publication number Publication date
CN107257747A (zh) 2017-10-17
DE102015002595A1 (de) 2016-09-01
US10471795B2 (en) 2019-11-12
EP3261863A1 (de) 2018-01-03
WO2016134818A1 (de) 2016-09-01
US20180037081A1 (en) 2018-02-08
EP3261863B1 (de) 2018-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107257747B (zh) 用于补偿竖直运动的方法
CN109606352B (zh) 一种车辆路径跟踪与稳定性协调控制方法
KR102174283B1 (ko) 서스펜션 제어 장치
US8838336B2 (en) Vehicle body attitude control apparatus
US6684140B2 (en) System for sensing vehicle global and relative attitudes using suspension height sensors
CN107257748B (zh) 用于补偿倾斜度的方法
US7480547B2 (en) Attitude sensing system for an automotive vehicle relative to the road
US8649938B2 (en) System, program product, and method for dynamic control of vehicle
JP4161923B2 (ja) 車両安定化制御システム
JP5158333B2 (ja) サスペンション制御装置
CN111615480B (zh) 车辆、车辆运动状态推断装置以及车辆运动状态推断方法
EP1607252A1 (en) Active suspension control system
US8523192B2 (en) Method and system for operating a motor vehicle
WO2015163426A1 (ja) ダンパ制御装置
WO2018029914A1 (ja) 車両状態量推定装置
JP2020117196A (ja) 車両運動状態推定装置
KR102533560B1 (ko) 차량 운동 상태 추정 장치, 차량 운동 상태 추정 방법 그리고 차량
KR101298388B1 (ko) 차량 전복 방지 장치 및 그 방법
JP2009078759A (ja) 車両用サスペンション制御装置
JP7121690B2 (ja) 車両運動状態推定装置、および、車両運動状態推定方法
JP2019031125A (ja) サスペンション制御システム
KR102643491B1 (ko) 차량의 댐퍼 제어 시스템 및 방법
WO2020195295A1 (ja) サスペンション制御装置
JP5104594B2 (ja) 車両制御装置
JP5157683B2 (ja) サスペンション制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant