CN107630969A - 复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器及其控制方法 - Google Patents
复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其系统包括作动器本体和作动器控制系统,作动器本体包括工作缸筒、储油缸筒、上密封端盖、电磁压缩阀、补偿阀、中空式活塞杆、直流无刷电机、活塞、电磁伸张阀和流通阀;作动器控制系统包括作动器控制器和电能存储电路,作动器控制器的输入端接有非簧载质量速度传感器和簧载质量速度传感器,电能存储电路包括整流器,均与整流器连接的第一馈能支路和馈能调节电路,以及均与所述馈能调节电路连接的第二馈能支路和第三馈能支路;本发明还公开了一种复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器的控制方法。本发明的主动控制响应速度快,控制精准;馈能产生电能多,能量转化率高;使用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于车辆减振装置技术领域,具体涉及一种复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器及其控制方法。
背景技术
悬架系统是汽车的重要组成部分,它决定了车辆的平顺性和操纵稳定性。目前的汽车悬架主要分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架。主动悬架和被动悬架、半主动悬架相比虽然可以使车辆具有更好的平顺性和操纵稳定性,但其高耗能的缺点至今没能得到有效地结决,难以普及,而且可控悬架往往占据很大的安装空间,这在很大程度上限制了可控悬架的应用。例如申请号为201310560418.3的中国专利“一种车辆一体式惯性悬架”将悬架系统集成,但是无法实现对车辆的主动控制,难以改善车辆的平顺性和操纵稳定性。又例如申请号为CN201520148667.6的中国专利“一种可产生电能、主动控制馈能减振装置”实现了对悬架系统的主动控制和振动能量的回收但是并没有对其进行结构集成,安装时占据很大空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种结构紧凑,主动控制响应速度快、控制精准,馈能产生电能多、能量转化率高,实用性强,便于推广使用的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其特征在于:包括作动器本体和作动器控制系统,所述作动器本体包括工作缸筒、套装在工作缸筒外部的储油缸筒和连接在储油缸筒顶部开口上的上密封端盖,所述工作缸筒底部安装有电磁压缩阀和补偿阀,所述工作缸筒与储油缸筒之间设置有液压油,所述工作缸筒内设置有向上穿出上密封端盖外部的中空式活塞杆,所述中空式活塞杆的顶部固定连接有电机安装座,所述电机安装座上安装有直流无刷电机,所述中空式活塞杆的底部连接有下密封端盖,所述中空式活塞杆上固定连接有活塞,所述活塞将工作缸筒的内腔分隔为了位于活塞上部的活塞上腔和位于活塞下部的活塞下腔,所述活塞上腔和所述活塞下腔内均设置有液压油,所述活塞上安装有电磁伸张阀和流通阀,所述中空式活塞杆内设置有向下穿出下密封端盖外部后再依次穿出工作缸筒和储油缸筒且与工作缸筒和储油缸筒均固定连接的套筒,所述套筒内套装有向上伸出套筒外部的滚珠丝杠,所述滚珠丝杠上连接有滚珠丝杠螺母,所述套筒固定连接在滚珠丝杠螺母底部,所述滚珠丝杠的顶部通过加长螺母与直流无刷电机的轴连接;所述中空式活塞杆下端口内与套筒间设置有且用于对中空式活塞杆沿套筒的上下运动进行导向的下导向座,所述下导向座下部设置有套装在套筒上的下油封,所述工作缸筒上端口内与中空式活塞杆间设置有且用于对中空式活塞杆沿工作缸筒的上下运动进行导向的上导向座,所述上导向座上部设置有套装在中空式活塞杆上的上油封;所述电机安装座的顶部固定连接有上吊耳,所述套筒的底部固定连接有下吊耳;
所述作动器控制系统包括作动器控制器和电能存储电路,所述作动器控制器的输入端接有用于对非簧载质量速度进行实时检测的非簧载质量速度传感器和用于对簧载质量速度进行实时检测的簧载质量速度传感器,所述电能存储电路包括整流器,均与整流器连接的第一馈能支路和馈能调节电路,以及均与所述馈能调节电路连接的第二馈能支路和第三馈能支路;所述第一馈能支路包括依次连接的第一MOS开关触发驱动模块和第一DC-DC升压模块,所述第二馈能支路包括依次连接的第三MOS开关触发驱动模块、第一超级电容和第二MOS开关触发驱动模块,所述第三馈能支路包括依次连接的第四MOS开关触发驱动模块、第二超级电容、第五MOS开关触发驱动模块、第二DC-DC升压模块和蓄电池,所述馈能调节电路包括并联的第一馈能调节支路和第二馈能调节支路,所述第一馈能调节支路包括串联的第一继电器和电阻R1,所述第二馈能调节支路包括串联的第二继电器和电阻R2;所述第一DC-DC升压模块的输出端与第一超级电容连接,所述第二MOS开关触发驱动模块的输出端与第二DC-DC升压模块连接,所述蓄电池的输出端接有第六MOS开关触发驱动模块,所述第六MOS开关触发驱动模块的输出端接有用于为直流无刷电机供电的可控恒流源电路,所述第一MOS开关触发驱动模块、第三MOS开关触发驱动模块、第二MOS开关触发驱动模块、第四MOS开关触发驱动模块、第五MOS开关触发驱动模块、所述第六MOS开关触发驱动模块、第一继电器和第二继电器均与作动器控制器的输出端连接;所述整流器的输出端接有整流器电压传感器,所述第一超级电容的输出端接有第一超级电容电压传感器,所述第二超级电容的输出端接有第二超级电容电压传感器,所述整流器电压传感器、第一超级电容电压传感器和第二超级电容电压传感器的输出端均与作动器控制器的输入端连接;所述作动器控制器的输出端接有用于驱动电磁压缩阀的第一电磁阀驱动电路和用于驱动电磁伸张阀的第二电磁阀驱动电路,所述电磁压缩阀与第一电磁阀驱动电路的输出端连接,所述电磁伸张阀与第二电磁阀驱动电路的输出端连接。
上述的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其特征在于:所述电机安装座的底部通过防尘罩固定螺栓固定连接有罩在储油缸筒上部的防尘罩。
上述的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其特征在于:所述套筒的下部为实心轴结构且设置有用于与工作缸筒固定连接的第一阶梯轴部分和用于与储油缸筒固定连接的第二阶梯轴部分,所述第一阶梯轴部分和第二阶梯轴部分均设置有外螺纹,所述工作缸筒的底部中心位置处设置有用于与所述第一阶梯轴部分螺纹连接的内螺纹孔,所述第一阶梯轴部分的下端面与工作缸筒的底部内壁之间设置有工作缸筒密封垫片,所述第一阶梯轴部分设置有位于工作缸筒底部且用于紧固工作缸筒的工作缸筒紧固螺母;所述储油缸筒的底部中心位置处设置有用于与所述第二阶梯轴部分螺纹连接的内螺纹孔,所述第二阶梯轴部分的下端面与储油缸筒的底部内壁之间设置有储油缸筒密封垫片,所述第二阶梯轴部分设置有位于储油缸筒底部且用于紧固储油缸筒的工作缸筒紧固螺母。
上述的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其特征在于:所述中空式活塞杆的外壁上设置有用于对活塞进行定位的轴肩,所述活塞的下端面卡在所述轴肩上,所述中空式活塞杆上设置有位于活塞顶部且用于紧固活塞的活塞紧固螺母。
上述的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其特征在于:所述上密封端盖螺纹连接在储油缸筒顶部,所述直流无刷电机通过电机固定螺栓安装在电机安装座上,所述套筒通过丝杠螺母固定螺栓固定连接在滚珠丝杠螺母底部,所述电机安装座通过电机安装座固定螺栓固定连接在中空式活杆塞顶部;所述上吊耳焊接在电机安装座的顶部,所述套筒的底部外壁上设置有外螺纹,所述下吊耳的内壁上设置内螺纹,所述下吊耳与套筒螺纹连接并采用下吊耳紧固螺母进行紧固。
本发明还公开了一种方法步骤简单,实现方便,采用了模糊控制的方法进行主动控制,响应速度快,控制精准;还设计了具体的馈能方法,能量传递效率高,产生电能多,能量转化率高的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器的控制方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤Ⅰ、数据采集及同步传输:簧载质量速度传感器对簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的簧载质量速度发送至作动器控制器,非簧载质量速度传感器对非簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的非簧载质量速度发送至作动器控制器,作动器控制器获得不同采样时刻的簧载质量速度和非簧载质量速度,其中,第i次采样得到的非簧载质量速度记作第i次采样得到的簧载质量速度记作i的取值为非零自然数;同时,整流器电压传感器实时检测整流器的输出电压并输出给作动器控制器,第一超级电容电压传感器实时检测第一超级电容的输出电压并输出给作动器控制器,第二超级电容电压传感器实时检测第二超级电容的输出电压并输出给作动器控制器;
步骤Ⅱ、首先,作动器控制器对其第i次采样得到的簧载质量速度进行微分,得到簧载质量加速度然后,作动器控制器将与预先设定的簧载质量加速度阈值和进行大小比较,判断出悬架作动器工作在高经济性模式、经济性模式、舒适性模式和安全性模式四种性能模式的哪种下;其中,和的取值依次从小到大;
当时,悬架作动器处于高经济性模式,作动器控制器控制第一继电器接通所述第一馈能调节支路,将电阻R1接在整流器之后;
当时,悬架作动器处于经济性模式,作动器控制器控制第二继电器接通所述第二馈能调节支路,将电阻R2接在整流器之后;
当时,悬架作动器处于舒适性模式,首先,作动器控制器调用预先存储在其中的模糊控制模块对簧载质量速度和簧载质量加速度进行分析处理,得到得到模糊控制的输出Ui;接着,作动器控制器根据公式Fti=Ui·ku1计算得到第i次采样时对悬架作动器的主动控制力Fti,其中,ku1为舒适性模式时模糊控制的比例因子且初选值为120;然后,作动器控制器根据公式计算得到直流无刷电机的输入电流Ii,作动器控制器控制第六MOS开关触发驱动模块导通,并控制第一MOS开关触发驱动模块、第二MOS开关触发驱动模块、第三MOS开关触发驱动模块、第四MOS开关触发驱动模块和第五MOS开关触发驱动模块均处于断开状态,蓄电池输出的电能通过第六MOS开关触发驱动模块传输给可控恒流源电路,再供给给直流无刷电机;其中,L为滚珠丝杠的导程,Kt为直流无刷电机的力矩常数;
当时,悬架作动器处于安全性模式,首先,作动器控制器调用预先存储在其中的模糊控制模块对簧载质量速度和簧载质量加速度进行分析处理,得到得到模糊控制的输出Ui;接着,作动器控制器根据公式F′ti=Ui·ku2计算得到第i次采样时对悬架作动器的主动控制力Fti′,其中,ku2为安全性模式时模糊控制的比例因子且初选值为140;然后,作动器控制器根据公式计算得到直流无刷电机的输入电流Ii′,作动器控制器控制第六MOS开关触发驱动模块导通,并控制第一MOS开关触发驱动模块、第二MOS开关触发驱动模块、第三MOS开关触发驱动模块、第四MOS开关触发驱动模块和第五MOS开关触发驱动模块均处于断开状态,蓄电池输出的电能通过第六MOS开关触发驱动模块传输给可控恒流源电路,再供给给直流无刷电机;
以上高经济性模式、经济性模式、舒适性模式和安全性模式四种模式下,作动器控制器根据自供能率公式计算得到悬架作动器在每Δt时间间隔内整个模式切换循环中的自供能率η0,并比较η0与0.8和0.9,当自供能率小于等于0.8时,作动器控制器对ku1的初选值和ku2的初选值均减5;当自供能率大于等于0.9时,作动器控制器对ku1的初选值和ku2的初选值均加5;当自供能率在0.8~0.9之间时,ku1的初选值和ku2的初选值均不变;其中,W馈能1为高经济性模式的馈能,W馈能2为经济性模式的馈能,W耗能1为舒适性模式的耗能,W耗能2为安全性模式的耗能;W馈能1的计算方法为:其中,P馈能1为高经济性模式下的瞬时馈能功率且η为悬架作动器效率且η的取值为0.95,t为时间;W馈能2的计算方法为:其中,P馈能2为高经济性模式下的瞬时馈能功率且W耗能1的计算方法为:其中,P耗能1为舒适性模式下的瞬时耗能功率且其中,r为直流无刷电机的内阻且r的取值为0.5Ω;W耗能2的计算方法为:其中,P耗能2为安全性模式下的瞬时耗能功率且
以上高经济性模式和经济性模式两种模式下,作动器控制器控制第六MOS开关触发驱动模块处于断开状态,车辆行驶在不平路面上时,上吊环与下吊环产生的相对直线运动,经由滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母构成的滚珠丝杠副的传递作用,将上吊环与下吊环间的相对直线运动,转变为直流无刷电机的电机转子的旋转运动,直流无刷电机作为发电机工作;直流无刷电机作为发电机工作后产生感应交流电流,感应交流电流首先经过整流器进行整流成为稳定的直流电,当作动器控制器检测到整流器的输出电压小于2.7V时,作动器控制器控制第一MOS开关触发驱动模块导通,并控制第三MOS开关触发驱动模块和第四MOS开关触发驱动模块断开,整流器输出的电压经第一DC-DC升压模块升压至2.7V后暂时储存在第一超级电容中;当作动器控制器检测到整流器整流器的输出电压不小于2.7V时,作动器控制器分别检测第一超级电容和第二超级电容的输出电压是否达到2.7V,当第一超级电容的输出电压达到2.7V时,第一超级电容为放电状态,第二超级电容为充电状态,作动器控制器控制第一MOS开关触发驱动模块、第三MOS开关触发驱动模块和第五MOS开关触发驱动模块断开,并控制第二MOS开关触发驱动模块和第四MOS开关触发驱动模块导通,整流器的输出电能流经第四MOS开关触发驱动模块后暂时储存在第二超级电容中,而第一超级电容储存的电能流经第二MOS开关触发驱动模块后,再经第二DC-DC升压模块升压,对蓄电池充电;当第二超级电容的输出电压达到2.7V时,第二超级电容为放电状态,第一超级电容为充电状态,作动器控制器控制第一MOS开关触发驱动模块、第二MOS开关触发驱动模块、第四MOS开关触发驱动模块断开,第三MOS开关触发驱动模块和第五MOS开关触发驱动模块导通,整流器的输出电能流经第三MOS开关触发驱动模块后暂时储存在第一超级电容中,而第二超级电容储存的电能流经第五MOS开关触发驱动模块后,再经第二DC-DC升压模块升压,对蓄电池充电;
以上高经济性模式和经济性模式两种模式下,悬架作动器处于被动馈能状态;当悬架作动器处于压缩运动状态时,作动器控制器通过第一电磁阀驱动电路驱动电磁压缩阀打开小口,同时,流通阀全开,所述活塞下腔的容积减小,所述活塞下腔内的液压油一部分经流通阀流到所述活塞上腔内,由于所述活塞上腔被中空式活塞杆占去一部分容积,部分液压油经电磁压缩阀流进储油缸筒,虽然流通阀的预紧力小,但电磁压缩阀的开口小,所以此时悬架作动器会产生大的液压阻尼;当悬架作动器处于伸张运动状态时,作动器控制器通过第二电磁阀驱动电路驱动电磁伸张阀打开小口,同时,补偿阀全开,所述活塞上腔的容积减小,所述活塞上腔的液压油经电磁伸张阀流到所述活塞下腔内,由于所述活塞上腔中有中空式活塞杆的存在,所述活塞下腔会形成一定的真空,此时储油缸筒的部分液压油经补偿阀流向所述活塞下腔,虽然补偿阀的预紧力小,但电磁伸张阀的开口小,所以此时悬架作动器会产生大的液压阻尼;
以上舒适性模式和安全性模式两种模式下,悬架作动器处于主动控制状态;当悬架作动器处于压缩运动状态时,作动器控制器通过第一电磁阀驱动电路驱动电磁压缩阀打开最大口,同时,流通阀全开,所述活塞下腔的容积减小,所述活塞下腔内的液压油一部分经流通阀流到所述活塞上腔内,由于所述活塞上腔被中空式活塞杆占去一部分容积,部分液压油经电磁压缩阀流进储油缸筒,由于电磁压缩阀全开且流通阀预紧力小,所以此时悬架作动器只产生小的液压阻尼;当悬架作动器处于伸张运动状态时,作动器控制器通过第二电磁阀驱动电路驱动电磁伸张阀打开最大口,同时,补偿阀全开,所述活塞上腔的容积减小,所述活塞上腔的液压油经电磁伸张阀流到所述活塞下腔内,由于所述活塞上腔中有中空式活塞杆的存在,所述活塞下腔会形成一定的真空,此时储油缸筒的部分液压油经补偿阀流向所述活塞下腔,由于电磁伸张阀全开且补偿阀预紧力小,所以此时悬架作动器只产生小的液压阻尼。
上述的方法,其特征在于:步骤Ⅱ中悬架作动器处于舒适性模式和安全性模式时,作动器控制器调用预先存储在其中的模糊控制模块对簧载质量速度和簧载质量加速度进行分析处理,得到得到模糊控制的输出Ui的具体过程为:
步骤一、数据采集及同步传输:簧载质量速度传感器对簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的簧载质量速度发送至作动器控制器,作动器控制器获得不同采样时刻的簧载质量速度,其中,第i次采样得到的簧载质量速度记作i的取值为非零自然数;
步骤二、作动器控制器对其第i次采样得到的簧载质量速度进行微分,得到簧载质量加速度
步骤三、作动器控制器将簧载质量速度作为误差ei,并将簧载质量加速度作为误差变化率
步骤四、首先,作动器控制器根据公式Ei=ke·ei对簧载质量速度进行量化,得到误差ei的量化量Ei;其中,ke为误差ei的量化因子且ke=12,误差ei的量化量Ei的论域为[-6,6];然后,作动器控制器根据公式对簧载质量加速度进行量化,得到误差变化率的量化量ECi;其中,kec为误差变化率的量化因子且kec=1.5,误差变化率的量化量ECi的论域为[-6,6];
步骤五、作动器控制器将误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi分别作为模糊控制的第一输入和第二输入;
步骤六、作动器控制器根据模糊控制的第一输入Ei和模糊控制的第二输入ECi,查询存储在作动器控制器内部存储器中的由作动器控制器预先制定好的模糊控制查询表,得到模糊控制的输出Ui。
上述的方法,其特征在于:步骤六中所述作动器控制器预先制定模糊控制查询表的过程为:
步骤601、数据采集及同步传输:簧载质量速度传感器对簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的簧载质量速度发送至作动器控制器,作动器控制器获得不同采样时刻的簧载质量速度,其中,第i次采样得到的簧载质量速度记作i的取值为非零自然数;
步骤602、作动器控制器对其第i次采样得到的簧载质量速度进行微分,得到簧载质量加速度
步骤603、作动器控制器将簧载质量速度作为误差ei,并将簧载质量加速度作为误差变化率
步骤604、首先,作动器控制器根据公式Ei=ke·ei对簧载质量速度进行量化,得到误差ei的量化量Ei;其中,ke为误差ei的量化因子且ke=12,误差ei的量化量Ei的论域为[-6,6];然后,作动器控制器根据公式对簧载质量加速度进行量化,得到误差变化率的量化量ECi;其中,kec为误差变化率的量化因子且kec=1.5,误差变化率的量化量ECi的论域为[-6,6];
步骤605、作动器控制器对误差ei的量化量Ei进行模糊化处理,其具体过程如下:
步骤6051、定义误差ei的量化量Ei的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大};
步骤6052、作动器控制器根据误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数计算得到误差ei的量化量Ei对应的模糊状态的隶属度值trimf(Ei,a1,b1,c1),并根据最大隶属度原则确定误差ei的量化量Ei对应的模糊状态,且当误差ei的量化量Ei在两种不同的模糊状态下对应的隶属度值相等时,选取小于误差ei的量化量Ei的数据对应的模糊状态为误差ei的量化量Ei对应的模糊状态;其中,a1为误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形底边左顶点的横坐标,b1为误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形底边右顶点的横坐标,c1为误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形上部顶点的横坐标;当模糊状态为正大时,a1=4,b1=6,c1=8;当模糊状态为正中时,a1=2,b1=4,c1=6;当模糊状态为正小时,a1=0,b1=2,c1=4;当模糊状态为零时,a1=-2,b1=0,c1=2;当模糊状态为负小时,a1=-4,b1=-2,c1=0;当模糊状态为负中时,a1=-6,b1=-4,c1=-2;当模糊状态为负大时,a1=-8,b1=-6,c1=-4;
步骤606、架系统作动器控制器对误差变化率的量化量ECi进行模糊化处理,其具体过程如下:
步骤6061、定义误差变化率的量化量ECi的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大};
步骤6062、作动器控制器根据误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数计算得到误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态的隶属度值trimf(ECi,a2,b2,c2),并根据最大隶属度原则确定误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态,且当误差变化率的量化量ECi在两种不同的模糊状态下对应的隶属度值相等时,选取小于误差变化率的量化量ECi数据对应的模糊状态为误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态;其中,a2为误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数对应的三角形底边左顶点的横坐标,b2为误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数对应的三角形底边右顶点的横坐标,c2为误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数对应的三角形上部顶点的横坐标;当模糊状态为正大时,a2=4,b2=6,c2=8;当模糊状态为正中时,a2=2,b2=4,c2=6;当模糊状态为正小时,a2=0,b2=2,c2=4;当模糊状态为零时,a2=-2,b2=0,c2=2;当模糊状态为负小时,a2=-4,b2=-2,c2=0;当模糊状态为负中时,a2=-6,b2=-4,c2=-2;当模糊状态为负大时,a2=-8,b2=-6,c2=-4;
步骤607、定义模糊控制的输出Ui的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大},制定模糊控制根据误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态得到模糊控制的输出Ui的模糊状态的模糊控制规则,并根据所述模糊控制规则确定模糊控制的输出Ui的模糊状态;
其中,所述模糊控制规则为:
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负大和负小、或负大和零、或负大和正小、或负中和负小、或负中和零时,所述模糊控制的输出Ui为正大;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负大和负大、或负大和负中、或负大和正中、或负大和正大、或负中和负中、或负中和正小、或负中和正中、或负小和负小、或负小和零、或负小和正小、或负小和正中时,所述模糊控制的输出Ui为正中;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负中和负大、或负中和正大、或负小和负中、或负小和正大、或零和正小、或零和正中、或零和正大时,所述模糊控制的输出Ui为正小;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负小和负大、或零和零、或正小和正大时,所述模糊控制的输出Ui为零;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为零和负大、或零和负中、或零和负小、或正小和负大、或正小和正中、或正中和负大、或正中和正大时,所述模糊控制的输出Ui为负小;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为正小和负中、或正小和负小、或正小和零、或正小和正小、或正中和负中、或正中和负小、或正中和正中、或正大和负大、或正大和负中、或正大和正中、或正大和正大时,所述模糊控制的输出Ui为负中;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为正中和零、或正中和正小、或正大和负小、或正大和零、或正大和正小时,所述模糊控制的输出Ui为负大;
步骤608、对所述模糊控制的输出Ui的模糊状态进行反模糊化处理,其具体过程为:
步骤6081、定义所述模糊控制的输出Ui的论域为[-6,6];
步骤6082、作动器控制器根据模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数计算得到模糊控制的输出Ui的各个模糊状态下模糊控制的输出Ui的论域中每个整数对应的隶属度值trimf(Ui,a3,b3,c3),并将某个模糊状态下模糊控制的输出Ui的论域中各个整数对应的隶属度值中的最大值所对应的模糊控制的输出Ui的值确定为所述模糊控制的输出Ui反模糊化的结果;其中,a3为模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数对应的三角形底边左顶点的横坐标,b3为模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数对应的三角形底边右顶点的横坐标,c3为模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数对应的三角形上部顶点的横坐标;当模糊状态为正大时,a3=5,b3=7,c3=9;当模糊状态为正中时,a3=3,b3=5,c3=7;当模糊状态为正小时,a3=0,b3=3,c3=5;当模糊状态为零时,a3=-3,b3=0,c3=2;当模糊状态为负小时,a3=-5,b3=-2,c3=0;当模糊状态为负中时,a3=-7,b3=-5,c3=-3;当模糊状态为负大时,a3=-9,b3=-7,c3=-5;
步骤609、重复步骤601到步骤608,直到得到误差ei的量化量Ei的论域[-6,6]内的13个整数与误差变化率的量化量ECi的论域[-6,6]内的13个整数的169种组合与所述模糊控制的输出Ui反模糊化的结果的一一对应关系;
步骤6010、将误差ei的量化量Ei的论域[-6,6]内的13个整数与误差变化率的量化量ECi的论域[-6,6]内的13个整数的169种组合与所述模糊控制的输出Ui反模糊化的结果的一一对应关系制定成模糊控制查询表。
上述的方法,其特征在于:步骤6010中所述模糊控制查询表用语言描述为:
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-6和-2,或-6和-1,或-6和0,或-6和1,或-6和2,或-5和-3,或-5和-2,或-5和-1,或-5和0,或-4和-2,或-4和-1,或-4和0,或-3和0时,输出Ui反模糊化的结果为6;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-6和-5,或-6和-4,或-6和-3,或-6和3,或-6和4,或-6和5,或-6和6,或-5和-4,或-4和1,或-5和1,或-5和2,或-5和3,或-5和4,或-4和-4,或-4和-3,或-4和1,或-4和2,或-4和3,或-4和4,或-3和-2,或-3和-1,或-3和1,或-3和2,或-3和3,或-3和4,或-2和-2,或-2和-1,或-2和1,或-2和2,或-2和3,或-2和4,或2和-4时,输出Ui反模糊化的结果为5;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-5和-6,或-5和-5,或-5和5,或-5和6,或-4和-5,或-4和5,或-3和-4,或-3和-3,或-3和5,或-2和-3,或-2和0,或-2和5,或-1和2,或-1和3,或-1和4,或-1和5时,输出Ui反模糊化的结果为4;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-4和-6,或-4和6,或-3和-5,或-3和6,或-2和-4,或-2和6,或-1和0,或-1和1,或-1和6,或0和2,或0和3,或0和4,或0和5,或0和6时,输出Ui反模糊化的结果为2;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-3和-6,或-2和-5,或-1和-3,或-1和-2,或-1和-1,或0和1,或1和6时,输出Ui反模糊化的结果为1;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-2和-6,或-1和-5,或-1和-4,或0和0,或1和4,或1和5,或2和6时,输出Ui反模糊化的结果为0;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为别为-1和-6,或0和-1,或1和1,或1和2,或1和3,或2和5,或3和6时,输出Ui反模糊化的结果为-1;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为0和-6,或0和-5,或0和-4,或0和-3,或0和-2,或1和-1,或1和0,或1和-6,或2和-6,或2和4,或3和-6,或3和5,或4和-6,或4和6时,输出Ui反模糊化的结果为-2;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为1和-5,或1和-4,或1和-3,或1和-2,或2和-5,或2和3,或3和-5,或3和3,或3和4,或4和-5,或4和5,或5和-6,或5和-5,或5和5,或5和6,或1和5,或2和5,或0和6,或1和6,或2和6时,输出Ui反模糊化的结果为-4;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为2和-4,2和-3,或2和-2,或2和-1,或2和0,或2和1,或2和2,或3和-4,或3和-3,或3和-2,或3和-1,或3和0,或3和1,或3和2,或4和-4,或4和-3,或4和-2,或4和-1,或4和3,或4和4,或5和-4,或5和-3,或5和-2,或5和-1,或5和3,或5和4,或6和-6,或6和-5,或6和-4,或6和-3,或6和3,或6和4,或6和5,或6和6时,输出Ui反模糊化的结果为-5;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为4和0,或4和1,或4和2,或5和0,或5和1,或5和2,或6和-2,或6和-1,或6和0,或6和1,或6和2时,输出Ui反模糊化的结果为-6。
上述的方法,其特征在于:步骤Ⅱ中所述的取值为2/(m·s-2),所述的取值为3/(m·s-2),所述的取值为4/(m·s-2);所述电阻R1的阻值为1.5Ω,所述电阻R2的阻值为3Ω。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,采用并联设计将传统的悬架作动器和液压减震器合理集成,使悬架系统结构紧凑,极大的节省了悬架系统的安装空间。
2、本发明的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器的控制方法的方法步骤简单,实现方便,采用了模糊控制的方法进行主动控制,响应速度快,控制精准;还设计了具体的馈能方法,能量传递效率高,产生电能多,能量转化率高。
3、本发明能够将悬架作动器在馈能模式下回收的振动能量用于主动控制,在满足能量平衡条件下,使悬架具有良好的减振性能的同时在一定程度上实现了悬架系统的自供能。
4、本发明的电磁压缩阀和电磁伸张阀能够根据悬架系统的不同工作模式向悬架系统提供不同的液压阻尼力,使作动器在主动模式时充分发挥主动控制力和馈能模式时弥补电磁阻尼力的不足。
5、本发明通过设计独特的电能存储电路,一方面实现了对微小电压能量的回收,减少了传统作动器的“死区”范围;另一方通过采用对两个单体超级电容交替充电的方法,减少了剧烈变化的电压对蓄电池的冲击,延长了蓄电池的使用寿命。
6、本发明使用时,当作动器控制器发生故障时,系统工作在被动模式,通过对变阻尼减振器的电磁压缩阀和电磁伸张阀开口大小的控制能实现传统悬架的作用,避免了作动器损坏车辆无法行驶的情况。
7、本发明的实用性强,使用效果好,在能量优化控制策略下,悬架具有良好的减振性能的同时,在一定程度上实现悬架系统的自供能,以提高车辆的燃油经济性;满足当前既能实现更好的减振又能产生足够馈能时所消耗电能的目的,使用前景广阔,便于推广使用。
综上所述,本发明的结构紧凑,主动控制响应速度快,控制精准;馈能产生电能多,能量转化率高;实用性强,使用效果好,使用前景广阔,便于推广使用。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器的结构示意图。
图2为本发明悬架系统控制器与其它各部分的电路连接关系示意图。
图3为本发明误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数图。
图4为本发明误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数图。
图5为本发明模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数图。
附图标记说明:
1—下吊耳; 2—下吊耳紧固螺母; 3—电磁压缩阀;
4—工作缸筒紧固螺母; 5—工作缸筒密封垫片; 6—下密封端盖;
7—下油封; 8—下导向座; 9—电磁伸张阀;
10—上导向座; 11—上油封; 12—上密封端盖;
13—电机固定螺栓; 14—电机安装座固定螺栓; 15—电机安装座;
16—直流无刷电机; 17—上吊耳; 18—直流无刷电机总线接口;
19—防尘罩固定螺栓; 20—防尘罩; 21—加长螺母;
22—滚珠丝杠螺母; 23—丝杠螺母固定螺 24—滚珠丝杠;栓;
25—套筒; 26—中空式活塞杆; 27—工作缸筒;
28—活塞紧固螺母; 29—活塞; 30—储油缸筒;
31—流通阀; 32—补偿阀; 33—储油缸筒密封垫片;
34—工作缸筒紧固螺母; 35—整流器; 36—第一MOS开关触发驱动模块;
37—第一DC-DC升压模块; 38—第三MOS开关触发驱动模块;
39—第一超级电容;40—电压传感器; 41—第二MOS开关触发驱动模块;
42—第二DC-DC升压模块; 43—第六MOS开关触发驱动模块;
44—蓄电池; 45—第五MOS开关触发驱动模块; 46—作动器控制器;
47—第二超级电容电压传感器; 48—第二超级电容;
49—第四MOS开关触发驱动模块; 50—簧载质量速度传感器;
51—非簧载质量速度传感器; 52—整流器电压传感器;
54—可控恒流源电路; 55—第一电磁阀驱动电路;
56—第二电磁阀驱动电路; 57—第一继电器; 58—第二继电器。
具体实施方式
本发明的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,包括作动器本体和作动器控制系统,如图1所示,所述作动器本体包括工作缸筒27、套装在工作缸筒27外部的储油缸筒30和连接在储油缸筒30顶部开口上的上密封端盖12,所述工作缸筒27底部安装有电磁压缩阀3和补偿阀32,所述工作缸筒27与储油缸筒30之间设置有液压油,所述工作缸筒27内设置有向上穿出上密封端盖12外部的中空式活塞杆26,所述中空式活塞杆26的顶部固定连接有电机安装座15,所述电机安装座15上安装有直流无刷电机16,所述中空式活塞杆26的底部连接有下密封端盖6,所述中空式活塞杆26上固定连接有活塞29,所述活塞29将工作缸筒27的内腔分隔为了位于活塞29上部的活塞上腔和位于活塞29下部的活塞下腔,所述活塞上腔和所述活塞下腔内均设置有液压油,所述活塞29上安装有电磁伸张阀9和流通阀31,所述中空式活塞杆26内设置有向下穿出下密封端盖6外部后再依次穿出工作缸筒27和储油缸筒30且与工作缸筒27和储油缸筒30均固定连接的套筒25,所述套筒25内套装有向上伸出套筒25外部的滚珠丝杠24,所述滚珠丝杠24上连接有滚珠丝杠螺母22,所述套筒25固定连接在滚珠丝杠螺母22底部,所述滚珠丝杠24的顶部通过加长螺母21与直流无刷电机16的轴连接;所述中空式活塞杆26下端口内与套筒25间设置有且用于对中空式活塞杆26沿套筒25的上下运动进行导向的下导向座8,所述下导向座8下部设置有套装在套筒25上的下油封7,所述工作缸筒27上端口内与中空式活塞杆26间设置有且用于对中空式活塞杆26沿工作缸筒27的上下运动进行导向的上导向座10,所述上导向座10上部设置有套装在中空式活塞杆26上的上油封11;所述电机安装座15的顶部固定连接有上吊耳17,所述套筒25的底部固定连接有下吊耳1;
如图2所示,所述作动器控制系统包括作动器控制器46和电能存储电路,所述作动器控制器46的输入端接有用于对非簧载质量速度进行实时检测的非簧载质量速度传感器51和用于对簧载质量速度进行实时检测的簧载质量速度传感器50,所述电能存储电路包括整流器35,均与整流器35连接的第一馈能支路和馈能调节电路,以及均与所述馈能调节电路连接的第二馈能支路和第三馈能支路;所述第一馈能支路包括依次连接的第一MOS开关触发驱动模块36和第一DC-DC升压模块37,所述第二馈能支路包括依次连接的第三MOS开关触发驱动模块38、第一超级电容39和第二MOS开关触发驱动模块41,所述第三馈能支路包括依次连接的第四MOS开关触发驱动模块49、第二超级电容48、第五MOS开关触发驱动模块45、第二DC-DC升压模块42和蓄电池44,所述馈能调节电路包括并联的第一馈能调节支路和第二馈能调节支路,所述第一馈能调节支路包括串联的第一继电器57和电阻R1,所述第二馈能调节支路包括串联的第二继电器58和电阻R2;所述第一DC-DC升压模块37的输出端与第一超级电容39连接,所述第二MOS开关触发驱动模块41的输出端与第二DC-DC升压模块42连接,所述蓄电池44的输出端接有第六MOS开关触发驱动模块43,所述第六MOS开关触发驱动模块43的输出端接有用于为直流无刷电机16供电的可控恒流源电路54,所述第一MOS开关触发驱动模块36、第三MOS开关触发驱动模块38、第二MOS开关触发驱动模块41、第四MOS开关触发驱动模块49、第五MOS开关触发驱动模块45、所述第六MOS开关触发驱动模块43、第一继电器57和第二继电器58均与作动器控制器46的输出端连接;所述整流器35的输出端接有整流器电压传感器52,所述第一超级电容39的输出端接有第一超级电容电压传感器40,所述第二超级电容48的输出端接有第二超级电容电压传感器47,所述整流器电压传感器52、第一超级电容电压传感器40和第二超级电容电压传感器47的输出端均与作动器控制器46的输入端连接;所述作动器控制器46的输出端接有用于驱动电磁压缩阀3的第一电磁阀驱动电路55和用于驱动电磁伸张阀9的第二电磁阀驱动电路56,所述电磁压缩阀3与第一电磁阀驱动电路55的输出端连接,所述电磁伸张阀9与第二电磁阀驱动电路56的输出端连接。
本实施例中,如图1所示,所述电机安装座15的底部通过防尘罩固定螺栓19固定连接有罩在储油缸筒30上部的防尘罩20。
本实施例中,如图1所示,所述套筒25的下部为实心轴结构且设置有用于与工作缸筒27固定连接的第一阶梯轴部分和用于与储油缸筒30固定连接的第二阶梯轴部分,所述第一阶梯轴部分和第二阶梯轴部分均设置有外螺纹,所述工作缸筒27的底部中心位置处设置有用于与所述第一阶梯轴部分螺纹连接的内螺纹孔,所述第一阶梯轴部分的下端面与工作缸筒27的底部内壁之间设置有工作缸筒密封垫片5,所述第一阶梯轴部分设置有位于工作缸筒27底部且用于紧固工作缸筒27的工作缸筒紧固螺母4;所述储油缸筒30的底部中心位置处设置有用于与所述第二阶梯轴部分螺纹连接的内螺纹孔,所述第二阶梯轴部分的下端面与储油缸筒30的底部内壁之间设置有储油缸筒密封垫片33,所述第二阶梯轴部分设置有位于储油缸筒30底部且用于紧固储油缸筒30的工作缸筒紧固螺母34。
本实施例中,如图1所示,所述中空式活塞杆26的外壁上设置有用于对活塞29进行定位的轴肩,所述活塞29的下端面卡在所述轴肩上,所述中空式活塞杆26上设置有位于活塞29顶部且用于紧固活塞29的活塞紧固螺母28。
本实施例中,如图1所示,所述上密封端盖12螺纹连接在储油缸筒30顶部,所述直流无刷电机16通过电机固定螺栓13安装在电机安装座15上,所述套筒25通过丝杠螺母固定螺栓23固定连接在滚珠丝杠螺母22底部,所述电机安装座15通过电机安装座固定螺栓14固定连接在中空式活杆塞26顶部;所述上吊耳17焊接在电机安装座15的顶部,所述套筒25的底部外壁上设置有外螺纹,所述下吊耳1的内壁上设置内螺纹,所述下吊耳1与套筒25螺纹连接并采用下吊耳紧固螺母2进行紧固。具体实施时,所述储油缸筒30的顶部内壁上设置有内螺纹,所述上密封端盖12的外壁上设置有外螺纹,所述上密封端盖12通过设置在其外壁上的外螺纹和设置在储油缸筒30顶部内壁上的有内螺纹螺纹连接在储油缸筒30顶部。
具体实施时,直流无刷电机总线接口18设置在直流无刷电机16的侧面。
本发明的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器的控制方法,包括以下步骤:
步骤Ⅰ、数据采集及同步传输:簧载质量速度传感器50对簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的簧载质量速度发送至作动器控制器46,非簧载质量速度传感器51对非簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的非簧载质量速度发送至作动器控制器46,作动器控制器46获得不同采样时刻的簧载质量速度和非簧载质量速度,其中,第i次采样得到的非簧载质量速度记作第i次采样得到的簧载质量速度记作i的取值为非零自然数;同时,整流器电压传感器52实时检测整流器35的输出电压并输出给作动器控制器46,第一超级电容电压传感器40实时检测第一超级电容39的输出电压并输出给作动器控制器46,第二超级电容电压传感器47实时检测第二超级电容48的输出电压并输出给作动器控制器46;
步骤Ⅱ、首先,作动器控制器46对其第i次采样得到的簧载质量速度进行微分,得到簧载质量加速度然后,作动器控制器46将与预先设定的簧载质量加速度阈值和进行大小比较,判断出悬架作动器工作在高经济性模式、经济性模式、舒适性模式和安全性模式四种性能模式的哪种下;其中,和的取值依次从小到大;
本实施例中,步骤Ⅱ中所述的取值为2/(m·s-2),所述的取值为3/(m·s-2),所述的取值为4/(m·s-2);
当时,悬架作动器处于高经济性模式,作动器控制器46控制第一继电器57接通所述第一馈能调节支路,将电阻R1接在整流器35之后;本实施例中,所述电阻R1的阻值为1.5Ω;悬架作动器产生的电磁阻尼为c1=420N·s/m,时由于电阻R1较小,悬架作动器向悬架系统提供的电磁阻尼较大,不利于改善车辆的平顺性但此时车身振动幅度较小,较小的电阻R1有利于回收车辆悬架振动能量,提高馈能效率;此模式主要是改善车辆的经济性;
当时,悬架作动器处于经济性模式,作动器控制器46控制第二继电器58接通所述第二馈能调节支路,将电阻R2接在整流器35之后;本实施例中,所述电阻R2的阻值为3Ω;经济性模式时由于电阻R2较大,悬架作动器向悬架系统提供的电磁阻尼较小,有利于改善车辆的平顺性但较大的电阻R2不利于回收车辆悬架的振动能量,使馈能效率降低;此模式主要是在提高车辆的经济性的同时改善车辆的平顺性;
当时,悬架作动器处于舒适性模式,首先,作动器控制器46调用预先存储在其中的模糊控制模块对簧载质量速度和簧载质量加速度进行分析处理,得到得到模糊控制的输出Ui;接着,作动器控制器46根据公式Fti=Ui·ku1计算得到第i次采样时对悬架作动器的主动控制力Fti,其中,ku1为舒适性模式时模糊控制的比例因子且初选值为120;然后,作动器控制器46根据公式计算得到直流无刷电机16的输入电流Ii,作动器控制器46控制第六MOS开关触发驱动模块43导通,并控制第一MOS开关触发驱动模块36、第二MOS开关触发驱动模块41、第三MOS开关触发驱动模块38、第四MOS开关触发驱动模块49和第五MOS开关触发驱动模块45均处于断开状态,蓄电池44输出的电能通过第六MOS开关触发驱动模块43传输给可控恒流源电路54,再供给给直流无刷电机16;其中,L为滚珠丝杠24的导程,Kt为直流无刷电机16的力矩常数;本实施例中,L的取值为0.016m,Kt的取值为0.082N·m/A;具体实施时,舒适性模式下,ku1的取值较小,主动控制的能耗较小,所以在该模式下改善车辆的平顺性和操纵稳定性的同时,一定程度上兼顾了车辆的经济性;
当时,悬架作动器处于安全性模式,首先,作动器控制器46调用预先存储在其中的模糊控制模块对簧载质量速度和簧载质量加速度进行分析处理,得到得到模糊控制的输出Ui;接着,作动器控制器46根据公式F′ti=Ui·ku2计算得到第i次采样时对悬架作动器的主动控制力F′ti,其中,ku2为安全性模式时模糊控制的比例因子且初选值为140;然后,作动器控制器46根据公式计算得到直流无刷电机16的输入电流Ii′,作动器控制器46控制第六MOS开关触发驱动模块43导通,并控制第一MOS开关触发驱动模块36、第二MOS开关触发驱动模块41、第三MOS开关触发驱动模块38、第四MOS开关触发驱动模块49和第五MOS开关触发驱动模块45均处于断开状态,蓄电池44输出的电能通过第六MOS开关触发驱动模块43传输给可控恒流源电路54,再供给给直流无刷电机16;具体实施时,安全性模式下,主动控制的能耗较多,但改善车辆的平顺性和操纵稳定性效果明显;
以上高经济性模式、经济性模式、舒适性模式和安全性模式四种模式下,作动器控制器46根据自供能率公式计算得到悬架作动器在每Δt时间间隔内整个模式切换循环中的自供能率η0,并比较η0与0.8和0.9,当自供能率小于等于0.8时,作动器控制器46对ku1的初选值和ku2的初选值均减5;当自供能率大于等于0.9时,作动器控制器46对ku1的初选值和ku2的初选值均加5;当自供能率在0.8~0.9之间时,ku1的初选值和ku2的初选值均不变;其中,W馈能1为高经济性模式的馈能,W馈能2为经济性模式的馈能,W耗能1为舒适性模式的耗能,W耗能2为安全性模式的耗能;W馈能1的计算方法为:其中,P馈能1为高经济性模式下的瞬时馈能功率且η为悬架作动器效率且η的取值为0.95,t为时间;W馈能2的计算方法为:其中,P馈能2为高经济性模式下的瞬时馈能功率且W耗能1的计算方法为:其中,P耗能1为舒适性模式下的瞬时耗能功率且其中,r为直流无刷电机16的内阻且r的取值为0.5Ω;W耗能2的计算方法为:其中,P耗能2为安全性模式下的瞬时耗能功率且
以上高经济性模式和经济性模式两种模式下,作动器控制器46控制第六MOS开关触发驱动模块43处于断开状态,车辆行驶在不平路面上时,上吊环17与下吊环1产生的相对直线运动,经由滚珠丝杠24和滚珠丝杠螺母22构成的滚珠丝杠副的传递作用,将上吊环17与下吊环1间的相对直线运动,转变为直流无刷电机16的电机转子的旋转运动,直流无刷电机16作为发电机工作具体而言,当上吊环17与下吊环1向上或向下运动时,套筒25向上或向下运动,带动滚珠丝杠螺母22向上或向下运动,滚珠丝杠螺母22带动滚珠丝杠24旋转,滚珠丝杠24带动直流无刷电机16的轴旋转;直流无刷电机16作为发电机工作后产生感应交流电流,感应交流电流首先经过整流器35进行整流成为稳定的直流电,当作动器控制器46检测到整流器35的输出电压小于2.7V时,作动器控制器46控制第一MOS开关触发驱动模块36导通,并控制第三MOS开关触发驱动模块38和第四MOS开关触发驱动模块49断开,整流器35输出的电压经第一DC-DC升压模块37升压至2.7V后暂时储存在第一超级电容39中;当作动器控制器46检测到整流器35整流器35的输出电压不小于2.7V时,作动器控制器46分别检测第一超级电容39和第二超级电容48的输出电压是否达到2.7V,当第一超级电容39的输出电压达到2.7V时,第一超级电容39为放电状态,第二超级电容48为充电状态,作动器控制器46控制第一MOS开关触发驱动模块36、第三MOS开关触发驱动模块38和第五MOS开关触发驱动模块45断开,并控制第二MOS开关触发驱动模块41和第四MOS开关触发驱动模块49导通,整流器35的输出电能流经第四MOS开关触发驱动模块49后暂时储存在第二超级电容48中,而第一超级电容39储存的电能流经第二MOS开关触发驱动模块41后,再经第二DC-DC升压模块42升压,对蓄电池44充电;当第二超级电容48的输出电压达到2.7V时,第二超级电容48为放电状态,第一超级电容39为充电状态,作动器控制器46控制第一MOS开关触发驱动模块36、第二MOS开关触发驱动模块41、第四MOS开关触发驱动模块49断开,第三MOS开关触发驱动模块38和第五MOS开关触发驱动模块45导通,整流器35的输出电能流经第三MOS开关触发驱动模块38后暂时储存在第一超级电容39中,而第二超级电容48储存的电能流经第五MOS开关触发驱动模块45后,再经第二DC-DC升压模块42升压,对蓄电池44充电;这样就实现了对第一超级电容39和第二超级电容48的交替充电;
以上高经济性模式和经济性模式两种模式下,悬架作动器处于被动馈能状态;当悬架作动器处于压缩运动状态时,作动器控制器46通过第一电磁阀驱动电路55驱动电磁压缩阀3打开小口,同时,流通阀31全开,所述活塞下腔的容积减小,所述活塞下腔内的液压油一部分经流通阀31流到所述活塞上腔内,由于所述活塞上腔被中空式活塞杆26占去一部分容积,部分液压油经电磁压缩阀3流进储油缸筒30,虽然流通阀31的预紧力小,但电磁压缩阀3的开口小,所以此时悬架作动器会产生大的液压阻尼;例如,具体实施时,此时的液压阻尼为1500N·s/m;当悬架作动器处于伸张运动状态时,作动器控制器46通过第二电磁阀驱动电路56驱动电磁伸张阀9打开小口,同时,补偿阀32全开,所述活塞上腔的容积减小,所述活塞上腔的液压油经电磁伸张阀9流到所述活塞下腔内,由于所述活塞上腔中有中空式活塞杆26的存在,所述活塞下腔会形成一定的真空,此时储油缸筒30的部分液压油经补偿阀32流向所述活塞下腔,虽然补偿阀32的预紧力小,但电磁伸张阀9的开口小,所以此时悬架作动器会产生大的液压阻尼;例如,具体实施时,此时的液压阻尼为1500N·s/m;
以上舒适性模式和安全性模式两种模式下,悬架作动器处于主动控制状态;当悬架作动器处于压缩运动状态时,作动器控制器46通过第一电磁阀驱动电路55驱动电磁压缩阀3打开最大口,同时,流通阀31全开,所述活塞下腔的容积减小,所述活塞下腔内的液压油一部分经流通阀31流到所述活塞上腔内,由于所述活塞上腔被中空式活塞杆26占去一部分容积,部分液压油经电磁压缩阀3流进储油缸筒30,由于电磁压缩阀3全开且流通阀31预紧力小,所以此时悬架作动器只产生小的液压阻尼;例如,具体实施时,此时的液压阻尼为700N·s/m;当悬架作动器处于伸张运动状态时,作动器控制器46通过第二电磁阀驱动电路56驱动电磁伸张阀9打开最大口,同时,补偿阀32全开,所述活塞上腔的容积减小,所述活塞上腔的液压油经电磁伸张阀9流到所述活塞下腔内,由于所述活塞上腔中有中空式活塞杆26的存在,所述活塞下腔会形成一定的真空,此时储油缸筒30的部分液压油经补偿阀32流向所述活塞下腔,由于电磁伸张阀9全开且补偿阀32预紧力小,所以此时悬架作动器只产生小的液压阻尼;例如,具体实施时,此时的液压阻尼为700N·s/m。
本实施例中,步骤Ⅱ中悬架作动器处于舒适性模式和安全性模式时,作动器控制器46调用预先存储在其中的模糊控制模块对簧载质量速度和簧载质量加速度进行分析处理,得到得到模糊控制的输出Ui的具体过程为:
步骤一、数据采集及同步传输:簧载质量速度传感器50对簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的簧载质量速度发送至作动器控制器46,作动器控制器46获得不同采样时刻的簧载质量速度,其中,第i次采样得到的簧载质量速度记作i的取值为非零自然数;
步骤二、作动器控制器46对其第i次采样得到的簧载质量速度进行微分,得到簧载质量加速度
步骤三、作动器控制器46将簧载质量速度作为误差ei,并将簧载质量加速度作为误差变化率
步骤四、首先,作动器控制器46根据公式Ei=ke·ei对簧载质量速度进行量化,得到误差ei的量化量Ei;其中,ke为误差ei的量化因子且ke=12,误差ei的量化量Ei的论域为[-6,6];然后,作动器控制器46根据公式对簧载质量加速度进行量化,得到误差变化率的量化量ECi;其中,kec为误差变化率的量化因子且kec=1.5,误差变化率的量化量ECi的论域为[-6,6];
步骤五、作动器控制器46将误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi分别作为模糊控制的第一输入和第二输入;
步骤六、作动器控制器46根据模糊控制的第一输入Ei和模糊控制的第二输入ECi,查询存储在作动器控制器46内部存储器中的由作动器控制器46预先制定好的模糊控制查询表,得到模糊控制的输出Ui。
本实施例中,步骤六中所述作动器控制器46预先制定模糊控制查询表的过程为:
步骤601、数据采集及同步传输:簧载质量速度传感器50对簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的簧载质量速度发送至作动器控制器46,作动器控制器46获得不同采样时刻的簧载质量速度,其中,第i次采样得到的簧载质量速度记作i的取值为非零自然数;
步骤602、作动器控制器46对其第i次采样得到的簧载质量速度进行微分,得到簧载质量加速度
步骤603、作动器控制器46将簧载质量速度作为误差ei,并将簧载质量加速度作为误差变化率
步骤604、首先,作动器控制器46根据公式Ei=ke·ei对簧载质量速度进行量化,得到误差ei的量化量Ei;其中,ke为误差ei的量化因子且ke=12,误差ei的量化量Ei的论域为[-6,6];然后,作动器控制器46根据公式对簧载质量加速度进行量化,得到误差变化率的量化量ECi;其中,kec为误差变化率的量化因子且kec=1.5,误差变化率的量化量ECi的论域为[-6,6];
步骤605、作动器控制器46对误差ei的量化量Ei进行模糊化处理,其具体过程如下:
步骤6051、定义误差ei的量化量Ei的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大};
步骤6052、作动器控制器46根据误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数计算得到误差ei的量化量Ei对应的模糊状态的隶属度值trimf(Ei,a1,b1,c1),并根据最大隶属度原则确定误差ei的量化量Ei对应的模糊状态,且当误差ei的量化量Ei在两种不同的模糊状态下对应的隶属度值相等时,选取小于误差ei的量化量Ei的数据对应的模糊状态为误差ei的量化量Ei对应的模糊状态;其中,a1为误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形底边左顶点的横坐标,b1为误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形底边右顶点的横坐标,c1为误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形上部顶点的横坐标;当模糊状态为正大时,a1=4,b1=6,c1=8;当模糊状态为正中时,a1=2,b1=4,c1=6;当模糊状态为正小时,a1=0,b1=2,c1=4;当模糊状态为零时,a1=-2,b1=0,c1=2;当模糊状态为负小时,a1=-4,b1=-2,c1=0;当模糊状态为负中时,a1=-6,b1=-4,c1=-2;当模糊状态为负大时,a1=-8,b1=-6,c1=-4;
具体实施时,Ei的模糊状态用字母PB表示正大、用字母PM表示正中、用字母PS表示正小、用字母ZE表示零、用字母NS表示负小、用字母NM表示负中、用字母NB表示负大,所述误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数用图形表示为图3的形式;图3的横坐标为误差ei的量化量Ei的论域,图3的纵坐标为误差ei的量化量Ei对应的模糊状态的隶属度值trimf(Ei,a1,b1,c1)。
步骤606、架系统作动器控制器46对误差变化率的量化量ECi进行模糊化处理,其具体过程如下:
步骤6061、定义误差变化率的量化量ECi的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大};
步骤6062、作动器控制器46根据误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数计算得到误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态的隶属度值trimf(ECi,a2,b2,c2),并根据最大隶属度原则确定误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态,且当误差变化率的量化量ECi在两种不同的模糊状态下对应的隶属度值相等时,选取小于误差变化率的量化量ECi数据对应的模糊状态为误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态;其中,a2为误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数对应的三角形底边左顶点的横坐标,b2为误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数对应的三角形底边右顶点的横坐标,c2为误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数对应的三角形上部顶点的横坐标;当模糊状态为正大时,a2=4,b2=6,c2=8;当模糊状态为正中时,a2=2,b2=4,c2=6;当模糊状态为正小时,a2=0,b2=2,c2=4;当模糊状态为零时,a2=-2,b2=0,c2=2;当模糊状态为负小时,a2=-4,b2=-2,c2=0;当模糊状态为负中时,a2=-6,b2=-4,c2=-2;当模糊状态为负大时,a2=-8,b2=-6,c2=-4;
具体实施时ECi的模糊状态用字母PB表示正大、用字母PM表示正中、用字母PS表示正小、用字母ZE表示零、用字母NS表示负小、用字母NM表示负中、用字母NB表示负大,所述误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数用图形表示为图4的形式;图4的横坐标为误差变化率的量化量ECi的论域,图4的纵坐标为误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态的隶属度值
步骤607、定义模糊控制的输出Ui的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大},制定模糊控制根据误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态得到模糊控制的输出Ui的模糊状态的模糊控制规则,并根据所述模糊控制规则确定模糊控制的输出Ui的模糊状态;
其中,所述模糊控制规则为:
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负大和负小、或负大和零、或负大和正小、或负中和负小、或负中和零时,所述模糊控制的输出Ui为正大;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负大和负大、或负大和负中、或负大和正中、或负大和正大、或负中和负中、或负中和正小、或负中和正中、或负小和负小、或负小和零、或负小和正小、或负小和正中时,所述模糊控制的输出Ui为正中;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负中和负大、或负中和正大、或负小和负中、或负小和正大、或零和正小、或零和正中、或零和正大时,所述模糊控制的输出Ui为正小;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负小和负大、或零和零、或正小和正大时,所述模糊控制的输出Ui为零;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为零和负大、或零和负中、或零和负小、或正小和负大、或正小和正中、或正中和负大、或正中和正大时,所述模糊控制的输出Ui为负小;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为正小和负中、或正小和负小、或正小和零、或正小和正小、或正中和负中、或正中和负小、或正中和正中、或正大和负大、或正大和负中、或正大和正中、或正大和正大时,所述模糊控制的输出Ui为负中;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为正中和零、或正中和正小、或正大和负小、或正大和零、或正大和正小时,所述模糊控制的输出Ui为负大;
具体实施时,将正大用字母表示为PB、将正中用字母表示为PM、将正小用字母表示为PS、将零用字母表示为ZE、将负小用字母表示为NS、将负中用字母表示为NM、将负大用字母表示为NB,将所述模糊控制规则用表格表示为表1:
表1模糊控制规则表
步骤608、对所述模糊控制的输出Ui的模糊状态进行反模糊化处理,其具体过程为:
步骤6081、定义所述模糊控制的输出Ui的论域为[-6,6];
步骤6082、作动器控制器46根据模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数计算得到模糊控制的输出Ui的各个模糊状态下模糊控制的输出Ui的论域中每个整数对应的隶属度值trimf(Ui,a3,b3,c3),并将某个模糊状态下模糊控制的输出Ui的论域中各个整数对应的隶属度值中的最大值所对应的模糊控制的输出Ui的值确定为所述模糊控制的输出Ui反模糊化的结果;其中,a3为模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数对应的三角形底边左顶点的横坐标,b3为模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数对应的三角形底边右顶点的横坐标,c3为模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数对应的三角形上部顶点的横坐标;当模糊状态为正大时,a3=5,b3=7,c3=9;当模糊状态为正中时,a3=3,b3=5,c3=7;当模糊状态为正小时,a3=0,b3=3,c3=5;当模糊状态为零时,a3=-3,b3=0,c3=2;当模糊状态为负小时,a3=-5,b3=-2,c3=0;当模糊状态为负中时,a3=-7,b3=-5,c3=-3;当模糊状态为负大时,a3=-9,b3=-7,c3=-5;
具体实施时,将正大用字母表示为PB、将正中用字母表示为PM、将正小用字母表示为PS、将零用字母表示为ZE、将负小用字母表示为NS、将负中用字母表示为NM、将负大用字母表示为NB,所述模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数用图形表示为图5的形式;图5的横坐标为模糊控制的输出Ui的论域,图5的纵坐标为模糊控制的输出Ui对应的模糊状态的隶属度值
步骤609、重复步骤601到步骤608,直到得到误差ei的量化量Ei的论域[-6,6]内的13个整数与误差变化率的量化量ECi的论域[-6,6]内的13个整数的169种组合与所述模糊控制的输出Ui反模糊化的结果的一一对应关系;
步骤6010、将误差ei的量化量Ei的论域[-6,6]内的13个整数与误差变化率的量化量ECi的论域[-6,6]内的13个整数的169种组合与所述模糊控制的输出Ui反模糊化的结果的一一对应关系制定成模糊控制查询表。
本实施例中,步骤6010中所述模糊控制查询表用语言描述为:
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-6和-2,或-6和-1,或-6和0,或-6和1,或-6和2,或-5和-3,或-5和-2,或-5和-1,或-5和0,或-4和-2,或-4和-1,或-4和0,或-3和0时,输出Ui反模糊化的结果为6;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-6和-5,或-6和-4,或-6和-3,或-6和3,或-6和4,或-6和5,或-6和6,或-5和-4,或-4和1,或-5和1,或-5和2,或-5和3,或-5和4,或-4和-4,或-4和-3,或-4和1,或-4和2,或-4和3,或-4和4,或-3和-2,或-3和-1,或-3和1,或-3和2,或-3和3,或-3和4,或-2和-2,或-2和-1,或-2和1,或-2和2,或-2和3,或-2和4,或2和-4时,输出Ui反模糊化的结果为5;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-5和-6,或-5和-5,或-5和5,或-5和6,或-4和-5,或-4和5,或-3和-4,或-3和-3,或-3和5,或-2和-3,或-2和0,或-2和5,或-1和2,或-1和3,或-1和4,或-1和5时,输出Ui反模糊化的结果为4;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-4和-6,或-4和6,或-3和-5,或-3和6,或-2和-4,或-2和6,或-1和0,或-1和1,或-1和6,或0和2,或0和3,或0和4,或0和5,或0和6时,输出Ui反模糊化的结果为2;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-3和-6,或-2和-5,或-1和-3,或-1和-2,或-1和-1,或0和1,或1和6时,输出Ui反模糊化的结果为1;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-2和-6,或-1和-5,或-1和-4,或0和0,或1和4,或1和5,或2和6时,输出Ui反模糊化的结果为0;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为别为-1和-6,或0和-1,或1和1,或1和2,或1和3,或2和5,或3和6时,输出Ui反模糊化的结果为-1;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为0和-6,或0和-5,或0和-4,或0和-3,或0和-2,或1和-1,或1和0,或1和-6,或2和-6,或2和4,或3和-6,或3和5,或4和-6,或4和6时,输出Ui反模糊化的结果为-2;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为1和-5,或1和-4,或1和-3,或1和-2,或2和-5,或2和3,或3和-5,或3和3,或3和4,或4和-5,或4和5,或5和-6,或5和-5,或5和5,或5和6,或1和5,或2和5,或0和6,或1和6,或2和6时,输出Ui反模糊化的结果为-4;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为2和-4,2和-3,或2和-2,或2和-1,或2和0,或2和1,或2和2,或3和-4,或3和-3,或3和-2,或3和-1,或3和0,或3和1,或3和2,或4和-4,或4和-3,或4和-2,或4和-1,或4和3,或4和4,或5和-4,或5和-3,或5和-2,或5和-1,或5和3,或5和4,或6和-6,或6和-5,或6和-4,或6和-3,或6和3,或6和4,或6和5,或6和6时,输出Ui反模糊化的结果为-5;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为4和0,或4和1,或4和2,或5和0,或5和1,或5和2,或6和-2,或6和-1,或6和0,或6和1,或6和2时,输出Ui反模糊化的结果为-6。
具体实施时,将所述模糊控制查询表用表格表示为表2。
表2模糊控制查询表
综上所述,本发明通过设计独特的电能存储电路,一方面实现了对微小电压能量的回收,减少了传统作动器的“死区”范围;另一方通过采用对两个单体超级电容交替充电的方法,减少了剧烈变化的电压对蓄电池的冲击,延长了蓄电池的使用寿命;本发明采用了模糊控制的方法进行主动控制,响应速度快,控制精准;还设计了具体的馈能方法,能量传递效率高,产生电能多,能量转化率高;本发明能够将悬架作动器在馈能模式下回收的振动能量用于主动控制,在满足能量平衡条件下,使悬架具有良好的减振性能的同时在一定程度上实现了悬架系统的自供能。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其特征在于:包括作动器本体和作动器控制系统,所述作动器本体包括工作缸筒(27)、套装在工作缸筒(27)外部的储油缸筒(30)和连接在储油缸筒(30)顶部开口上的上密封端盖(12),所述工作缸筒(27)底部安装有电磁压缩阀(3)和补偿阀(32),所述工作缸筒(27)与储油缸筒(30)之间设置有液压油,所述工作缸筒(27)内设置有向上穿出上密封端盖(12)外部的中空式活塞杆(26),所述中空式活塞杆(26)的顶部固定连接有电机安装座(15),所述电机安装座(15)上安装有直流无刷电机(16),所述中空式活塞杆(26)的底部连接有下密封端盖(6),所述中空式活塞杆(26)上固定连接有活塞(29),所述活塞(29)将工作缸筒(27)的内腔分隔为了位于活塞(29)上部的活塞上腔和位于活塞(29)下部的活塞下腔,所述活塞上腔和所述活塞下腔内均设置有液压油,所述活塞(29)上安装有电磁伸张阀(9)和流通阀(31),所述中空式活塞杆(26)内设置有向下穿出下密封端盖(6)外部后再依次穿出工作缸筒(27)和储油缸筒(30)且与工作缸筒(27)和储油缸筒(30)均固定连接的套筒(25),所述套筒(25)内套装有向上伸出套筒(25)外部的滚珠丝杠(24),所述滚珠丝杠(24)上连接有滚珠丝杠螺母(22),所述套筒(25)固定连接在滚珠丝杠螺母(22)底部,所述滚珠丝杠(24)的顶部通过加长螺母(21)与直流无刷电机(16)的轴连接;所述中空式活塞杆(26)下端口内与套筒(25)间设置有且用于对中空式活塞杆(26)沿套筒(25)的上下运动进行导向的下导向座(8),所述下导向座(8)下部设置有套装在套筒(25)上的下油封(7),所述工作缸筒(27)上端口内与中空式活塞杆(26)间设置有且用于对中空式活塞杆(26)沿工作缸筒(27)的上下运动进行导向的上导向座(10),所述上导向座(10)上部设置有套装在中空式活塞杆(26)上的上油封(11);所述电机安装座(15)的顶部固定连接有上吊耳(17),所述套筒(25)的底部固定连接有下吊耳(1);
所述作动器控制系统包括作动器控制器(46)和电能存储电路,所述作动器控制器(46)的输入端接有用于对非簧载质量速度进行实时检测的非簧载质量速度传感器(51)和用于对簧载质量速度进行实时检测的簧载质量速度传感器(50),所述电能存储电路包括整流器(35),均与整流器(35)连接的第一馈能支路和馈能调节电路,以及均与所述馈能调节电路连接的第二馈能支路和第三馈能支路;所述第一馈能支路包括依次连接的第一MOS开关触发驱动模块(36)和第一DC-DC升压模块(37),所述第二馈能支路包括依次连接的第三MOS开关触发驱动模块(38)、第一超级电容(39)和第二MOS开关触发驱动模块(41),所述第三馈能支路包括依次连接的第四MOS开关触发驱动模块(49)、第二超级电容(48)、第五MOS开关触发驱动模块(45)、第二DC-DC升压模块(42)和蓄电池(44),所述馈能调节电路包括并联的第一馈能调节支路和第二馈能调节支路,所述第一馈能调节支路包括串联的第一继电器(57)和电阻R1,所述第二馈能调节支路包括串联的第二继电器(58)和电阻R2;所述第一DC-DC升压模块(37)的输出端与第一超级电容(39)连接,所述第二MOS开关触发驱动模块(41)的输出端与第二DC-DC升压模块(42)连接,所述蓄电池(44)的输出端接有第六MOS开关触发驱动模块(43),所述第六MOS开关触发驱动模块(43)的输出端接有用于为直流无刷电机(16)供电的可控恒流源电路(54),所述第一MOS开关触发驱动模块(36)、第三MOS开关触发驱动模块(38)、第二MOS开关触发驱动模块(41)、第四MOS开关触发驱动模块(49)、第五MOS开关触发驱动模块(45)、所述第六MOS开关触发驱动模块(43)、第一继电器(57)和第二继电器(58)均与作动器控制器(46)的输出端连接;所述整流器(35)的输出端接有整流器电压传感器(52),所述第一超级电容(39)的输出端接有第一超级电容电压传感器(40),所述第二超级电容(48)的输出端接有第二超级电容电压传感器(47),所述整流器电压传感器(52)、第一超级电容电压传感器(40)和第二超级电容电压传感器(47)的输出端均与作动器控制器(46)的输入端连接;所述作动器控制器(46)的输出端接有用于驱动电磁压缩阀(3)的第一电磁阀驱动电路(55)和用于驱动电磁伸张阀(9)的第二电磁阀驱动电路(56),所述电磁压缩阀(3)与第一电磁阀驱动电路(55)的输出端连接,所述电磁伸张阀(9)与第二电磁阀驱动电路(56)的输出端连接。
2.按照权利要求1所述的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其特征在于:所述电机安装座(15)的底部通过防尘罩固定螺栓(19)固定连接有罩在储油缸筒(30)上部的防尘罩(20)。
3.按照权利要求1所述的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其特征在于:所述套筒(25)的下部为实心轴结构且设置有用于与工作缸筒(27)固定连接的第一阶梯轴部分和用于与储油缸筒(30)固定连接的第二阶梯轴部分,所述第一阶梯轴部分和第二阶梯轴部分均设置有外螺纹,所述工作缸筒(27)的底部中心位置处设置有用于与所述第一阶梯轴部分螺纹连接的内螺纹孔,所述第一阶梯轴部分的下端面与工作缸筒(27)的底部内壁之间设置有工作缸筒密封垫片(5),所述第一阶梯轴部分设置有位于工作缸筒(27)底部且用于紧固工作缸筒(27)的工作缸筒紧固螺母(4);所述储油缸筒(30)的底部中心位置处设置有用于与所述第二阶梯轴部分螺纹连接的内螺纹孔,所述第二阶梯轴部分的下端面与储油缸筒(30)的底部内壁之间设置有储油缸筒密封垫片(33),所述第二阶梯轴部分设置有位于储油缸筒(30)底部且用于紧固储油缸筒(30)的工作缸筒紧固螺母(34)。
4.按照权利要求1所述的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其特征在于:所述中空式活塞杆(26)的外壁上设置有用于对活塞(29)进行定位的轴肩,所述活塞(29)的下端面卡在所述轴肩上,所述中空式活塞杆(26)上设置有位于活塞(29)顶部且用于紧固活塞(29)的活塞紧固螺母(28)。
5.按照权利要求1所述的复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器,其特征在于:所述上密封端盖(12)螺纹连接在储油缸筒(30)顶部,所述直流无刷电机(16)通过电机固定螺栓(13)安装在电机安装座(15)上,所述套筒(25)通过丝杠螺母固定螺栓(23)固定连接在滚珠丝杠螺母(22)底部,所述电机安装座(15)通过电机安装座固定螺栓(14)固定连接在中空式活杆塞(26)顶部;所述上吊耳(17)焊接在电机安装座(15)的顶部,所述套筒(25)的底部外壁上设置有外螺纹,所述下吊耳(1)的内壁上设置内螺纹,所述下吊耳(1)与套筒(25)螺纹连接并采用下吊耳紧固螺母(2)进行紧固。
6.一种对如权利要求1所述复合阻尼可调式自供能型主动悬架作动器进行控制的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤Ⅰ、数据采集及同步传输:簧载质量速度传感器(50)对簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的簧载质量速度发送至作动器控制器(46),非簧载质量速度传感器(51)对非簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的非簧载质量速度发送至作动器控制器(46),作动器控制器(46)获得不同采样时刻的簧载质量速度和非簧载质量速度,其中,第i次采样得到的非簧载质量速度记作第i次采样得到的簧载质量速度记作i的取值为非零自然数;同时,整流器电压传感器(52)实时检测整流器(35)的输出电压并输出给作动器控制器(46),第一超级电容电压传感器(40)实时检测第一超级电容(39)的输出电压并输出给作动器控制器(46),第二超级电容电压传感器(47)实时检测第二超级电容(48)的输出电压并输出给作动器控制器(46);
步骤Ⅱ、首先,作动器控制器(46)对其第i次采样得到的簧载质量速度进行微分,得到簧载质量加速度然后,作动器控制器(46)将与预先设定的簧载质量加速度阈值和进行大小比较,判断出悬架作动器工作在高经济性模式、经济性模式、舒适性模式和安全性模式四种性能模式的哪种下;其中,和的取值依次从小到大;
当时,悬架作动器处于高经济性模式,作动器控制器(46)控制第一继电器(57)接通所述第一馈能调节支路,将电阻R1接在整流器(35)之后;
当时,悬架作动器处于经济性模式,作动器控制器(46)控制第二继电器(58)接通所述第二馈能调节支路,将电阻R2接在整流器(35)之后;
当时,悬架作动器处于舒适性模式,首先,作动器控制器(46)调用预先存储在其中的模糊控制模块对簧载质量速度和簧载质量加速度进行分析处理,得到得到模糊控制的输出Ui;接着,作动器控制器(46)根据公式Fti=Ui·ku1计算得到第i次采样时对悬架作动器的主动控制力Fti,其中,ku1为舒适性模式时模糊控制的比例因子且初选值为120;然后,作动器控制器(46)根据公式计算得到直流无刷电机(16)的输入电流Ii,作动器控制器(46)控制第六MOS开关触发驱动模块(43)导通,并控制第一MOS开关触发驱动模块(36)、第二MOS开关触发驱动模块(41)、第三MOS开关触发驱动模块(38)、第四MOS开关触发驱动模块(49)和第五MOS开关触发驱动模块(45)均处于断开状态,蓄电池(44)输出的电能通过第六MOS开关触发驱动模块(43)传输给可控恒流源电路(54),再供给给直流无刷电机(16);其中,L为滚珠丝杠(24)的导程,Kt为直流无刷电机(16)的力矩常数;
当时,悬架作动器处于安全性模式,首先,作动器控制器(46)调用预先存储在其中的模糊控制模块对簧载质量速度和簧载质量加速度进行分析处理,得到得到模糊控制的输出Ui;接着,作动器控制器(46)根据公式Fti′=Ui·ku2计算得到第i次采样时对悬架作动器的主动控制力Fti′,其中,ku2为安全性模式时模糊控制的比例因子且初选值为140;然后,作动器控制器(46)根据公式计算得到直流无刷电机(16)的输入电流Ii′,作动器控制器(46)控制第六MOS开关触发驱动模块(43)导通,并控制第一MOS开关触发驱动模块(36)、第二MOS开关触发驱动模块(41)、第三MOS开关触发驱动模块(38)、第四MOS开关触发驱动模块(49)和第五MOS开关触发驱动模块(45)均处于断开状态,蓄电池(44)输出的电能通过第六MOS开关触发驱动模块(43)传输给可控恒流源电路(54),再供给给直流无刷电机(16);
以上高经济性模式、经济性模式、舒适性模式和安全性模式四种模式下,作动器控制器(46)根据自供能率公式计算得到悬架作动器在每Δt时间间隔内整个模式切换循环中的自供能率η0,并比较η0与0.8和0.9,当自供能率小于等于0.8时,作动器控制器(46)对ku1的初选值和ku2的初选值均减5;当自供能率大于等于0.9时,作动器控制器(46)对ku1的初选值和ku2的初选值均加5;当自供能率在0.8~0.9之间时,ku1的初选值和ku2的初选值均不变;其中,W馈能1为高经济性模式的馈能,W馈能2为经济性模式的馈能,W耗能1为舒适性模式的耗能,W耗能2为安全性模式的耗能;W馈能1的计算方法为:其中,P馈能1为高经济性模式下的瞬时馈能功率且η为悬架作动器效率且η的取值为0.95,t为时间;W馈能2的计算方法为:其中,P馈能2为高经济性模式下的瞬时馈能功率且W耗能1的计算方法为:其中,P耗能1为舒适性模式下的瞬时耗能功率且其中,r为直流无刷电机(16)的内阻且r的取值为0.5Ω;W耗能2的计算方法为:其中,P耗能2为安全性模式下的瞬时耗能功率且
以上高经济性模式和经济性模式两种模式下,作动器控制器(46)控制第六MOS开关触发驱动模块(43)处于断开状态,车辆行驶在不平路面上时,上吊环(17)与下吊环(1)产生的相对直线运动,经由滚珠丝杠(24)和滚珠丝杠螺母(22)构成的滚珠丝杠副的传递作用,将上吊环(17)与下吊环(1)间的相对直线运动,转变为直流无刷电机(16)的电机转子的旋转运动,直流无刷电机(16)作为发电机工作;直流无刷电机(16)作为发电机工作后产生感应交流电流,感应交流电流首先经过整流器(35)进行整流成为稳定的直流电,当作动器控制器(46)检测到整流器(35)的输出电压小于2.7V时,作动器控制器(46)控制第一MOS开关触发驱动模块(36)导通,并控制第三MOS开关触发驱动模块(38)和第四MOS开关触发驱动模块(49)断开,整流器(35)输出的电压经第一DC-DC升压模块(37)升压至2.7V后暂时储存在第一超级电容(39)中;当作动器控制器(46)检测到整流器(35)整流器(35)的输出电压不小于2.7V时,作动器控制器(46)分别检测第一超级电容(39)和第二超级电容(48)的输出电压是否达到2.7V,当第一超级电容(39)的输出电压达到2.7V时,第一超级电容(39)为放电状态,第二超级电容(48)为充电状态,作动器控制器(46)控制第一MOS开关触发驱动模块(36)、第三MOS开关触发驱动模块(38)和第五MOS开关触发驱动模块(45)断开,并控制第二MOS开关触发驱动模块(41)和第四MOS开关触发驱动模块(49)导通,整流器(35)的输出电能流经第四MOS开关触发驱动模块(49)后暂时储存在第二超级电容(48)中,而第一超级电容(39)储存的电能流经第二MOS开关触发驱动模块(41)后,再经第二DC-DC升压模块(42)升压,对蓄电池(44)充电;当第二超级电容(48)的输出电压达到2.7V时,第二超级电容(48)为放电状态,第一超级电容(39)为充电状态,作动器控制器(46)控制第一MOS开关触发驱动模块(36)、第二MOS开关触发驱动模块(41)、第四MOS开关触发驱动模块(49)断开,第三MOS开关触发驱动模块(38)和第五MOS开关触发驱动模块(45)导通,整流器(35)的输出电能流经第三MOS开关触发驱动模块(38)后暂时储存在第一超级电容(39)中,而第二超级电容(48)储存的电能流经第五MOS开关触发驱动模块(45)后,再经第二DC-DC升压模块(42)升压,对蓄电池(44)充电;
以上高经济性模式和经济性模式两种模式下,悬架作动器处于被动馈能状态;当悬架作动器处于压缩运动状态时,作动器控制器(46)通过第一电磁阀驱动电路(55)驱动电磁压缩阀(3)打开小口,同时,流通阀(31)全开,所述活塞下腔的容积减小,所述活塞下腔内的液压油一部分经流通阀(31)流到所述活塞上腔内,由于所述活塞上腔被中空式活塞杆(26)占去一部分容积,部分液压油经电磁压缩阀(3)流进储油缸筒(30),虽然流通阀(31)的预紧力小,但电磁压缩阀(3)的开口小,所以此时悬架作动器会产生大的液压阻尼;当悬架作动器处于伸张运动状态时,作动器控制器(46)通过第二电磁阀驱动电路(56)驱动电磁伸张阀(9)打开小口,同时,补偿阀(32)全开,所述活塞上腔的容积减小,所述活塞上腔的液压油经电磁伸张阀(9)流到所述活塞下腔内,由于所述活塞上腔中有中空式活塞杆(26)的存在,所述活塞下腔会形成一定的真空,此时储油缸筒(30)的部分液压油经补偿阀(32)流向所述活塞下腔,虽然补偿阀(32)的预紧力小,但电磁伸张阀(9)的开口小,所以此时悬架作动器会产生大的液压阻尼;
以上舒适性模式和安全性模式两种模式下,悬架作动器处于主动控制状态;当悬架作动器处于压缩运动状态时,作动器控制器(46)通过第一电磁阀驱动电路(55)驱动电磁压缩阀(3)打开最大口,同时,流通阀(31)全开,所述活塞下腔的容积减小,所述活塞下腔内的液压油一部分经流通阀(31)流到所述活塞上腔内,由于所述活塞上腔被中空式活塞杆(26)占去一部分容积,部分液压油经电磁压缩阀(3)流进储油缸筒(30),由于电磁压缩阀(3)全开且流通阀(31)预紧力小,所以此时悬架作动器只产生小的液压阻尼;当悬架作动器处于伸张运动状态时,作动器控制器(46)通过第二电磁阀驱动电路(56)驱动电磁伸张阀(9)打开最大口,同时,补偿阀(32)全开,所述活塞上腔的容积减小,所述活塞上腔的液压油经电磁伸张阀(9)流到所述活塞下腔内,由于所述活塞上腔中有中空式活塞杆(26)的存在,所述活塞下腔会形成一定的真空,此时储油缸筒(30)的部分液压油经补偿阀(32)流向所述活塞下腔,由于电磁伸张阀(9)全开且补偿阀(32)预紧力小,所以此时悬架作动器只产生小的液压阻尼。
7.按照权利要求6所述的方法,其特征在于:步骤Ⅱ中悬架作动器处于舒适性模式和安全性模式时,作动器控制器(46)调用预先存储在其中的模糊控制模块对簧载质量速度和簧载质量加速度进行分析处理,得到得到模糊控制的输出Ui的具体过程为:
步骤一、数据采集及同步传输:簧载质量速度传感器(50)对簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的簧载质量速度发送至作动器控制器(46),作动器控制器(46)获得不同采样时刻的簧载质量速度,其中,第i次采样得到的簧载质量速度记作i的取值为非零自然数;
步骤二、作动器控制器(46)对其第i次采样得到的簧载质量速度进行微分,得到簧载质量加速度
步骤三、作动器控制器(46)将簧载质量速度作为误差ei,并将簧载质量加速度作为误差变化率
步骤四、首先,作动器控制器(46)根据公式Ei=ke·ei对簧载质量速度进行量化,得到误差ei的量化量Ei;其中,ke为误差ei的量化因子且ke=12,误差ei的量化量Ei的论域为[-6,6];然后,作动器控制器(46)根据公式对簧载质量加速度进行量化,得到误差变化率的量化量ECi;其中,kec为误差变化率的量化因子且kec=1.5,误差变化率的量化量ECi的论域为[-6,6];
步骤五、作动器控制器(46)将误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi分别作为模糊控制的第一输入和第二输入;
步骤六、作动器控制器(46)根据模糊控制的第一输入Ei和模糊控制的第二输入ECi,查询存储在作动器控制器(46)内部存储器中的由作动器控制器(46)预先制定好的模糊控制查询表,得到模糊控制的输出Ui。
8.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤六中所述作动器控制器(46)预先制定模糊控制查询表的过程为:
步骤601、数据采集及同步传输:簧载质量速度传感器(50)对簧载质量速度进行周期性检测,并将采集到的簧载质量速度发送至作动器控制器(46),作动器控制器(46)获得不同采样时刻的簧载质量速度,其中,第i次采样得到的簧载质量速度记作i的取值为非零自然数;
步骤602、作动器控制器(46)对其第i次采样得到的簧载质量速度进行微分,得到簧载质量加速度
步骤603、作动器控制器(46)将簧载质量速度作为误差ei,并将簧载质量加速度作为误差变化率
步骤604、首先,作动器控制器(46)根据公式Ei=ke·ei对簧载质量速度进行量化,得到误差ei的量化量Ei;其中,ke为误差ei的量化因子且ke=12,误差ei的量化量Ei的论域为[-6,6];然后,作动器控制器(46)根据公式对簧载质量加速度进行量化,得到误差变化率的量化量ECi;其中,kec为误差变化率的量化因子且kec=1.5,误差变化率的量化量ECi的论域为[-6,6];
步骤605、作动器控制器(46)对误差ei的量化量Ei进行模糊化处理,其具体过程如下:
步骤6051、定义误差ei的量化量Ei的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大};
步骤6052、作动器控制器(46)根据误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数计算得到误差ei的量化量Ei对应的模糊状态的隶属度值trimf(Ei,a1,b1,c1),并根据最大隶属度原则确定误差ei的量化量Ei对应的模糊状态,且当误差ei的量化量Ei在两种不同的模糊状态下对应的隶属度值相等时,选取小于误差ei的量化量Ei的数据对应的模糊状态为误差ei的量化量Ei对应的模糊状态;其中,a1为误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形底边左顶点的横坐标,b1为误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形底边右顶点的横坐标,c1为误差ei的量化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形上部顶点的横坐标;当模糊状态为正大时,a1=4,b1=6,c1=8;当模糊状态为正中时,a1=2,b1=4,c1=6;当模糊状态为正小时,a1=0,b1=2,c1=4;当模糊状态为零时,a1=-2,b1=0,c1=2;当模糊状态为负小时,a1=-4,b1=-2,c1=0;当模糊状态为负中时,a1=-6,b1=-4,c1=-2;当模糊状态为负大时,a1=-8,b1=-6,c1=-4;
步骤606、架系统作动器控制器(46)对误差变化率的量化量ECi进行模糊化处理,其具体过程如下:
步骤6061、定义误差变化率的量化量ECi的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大};
步骤6062、作动器控制器(46)根据误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数计算得到误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态的隶属度值trimf(ECi,a2,b2,c2),并根据最大隶属度原则确定误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态,且当误差变化率的量化量ECi在两种不同的模糊状态下对应的隶属度值相等时,选取小于误差变化率的量化量ECi数据对应的模糊状态为误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态;其中,a2为误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数对应的三角形底边左顶点的横坐标,b2为误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数对应的三角形底边右顶点的横坐标,c2为误差变化率的量化量ECi的三角形隶属函数对应的三角形上部顶点的横坐标;当模糊状态为正大时,a2=4,b2=6,c2=8;当模糊状态为正中时,a2=2,b2=4,c2=6;当模糊状态为正小时,a2=0,b2=2,c2=4;当模糊状态为零时,a2=-2,b2=0,c2=2;当模糊状态为负小时,a2=-4,b2=-2,c2=0;当模糊状态为负中时,a2=-6,b2=-4,c2=-2;当模糊状态为负大时,a2=-8,b2=-6,c2=-4;
步骤607、定义模糊控制的输出Ui的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零、负小、负中、负大},制定模糊控制根据误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态得到模糊控制的输出Ui的模糊状态的模糊控制规则,并根据所述模糊控制规则确定模糊控制的输出Ui的模糊状态;
其中,所述模糊控制规则为:
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负大和负小、或负大和零、或负大和正小、或负中和负小、或负中和零时,所述模糊控制的输出Ui为正大;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负大和负大、或负大和负中、或负大和正中、或负大和正大、或负中和负中、或负中和正小、或负中和正中、或负小和负小、或负小和零、或负小和正小、或负小和正中时,所述模糊控制的输出Ui为正中;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负中和负大、或负中和正大、或负小和负中、或负小和正大、或零和正小、或零和正中、或零和正大时,所述模糊控制的输出Ui为正小;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为负小和负大、或零和零、或正小和正大时,所述模糊控制的输出Ui为零;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为零和负大、或零和负中、或零和负小、或正小和负大、或正小和正中、或正中和负大、或正中和正大时,所述模糊控制的输出Ui为负小;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为正小和负中、或正小和负小、或正小和零、或正小和正小、或正中和负中、或正中和负小、或正中和正中、或正大和负大、或正大和负中、或正大和正中、或正大和正大时,所述模糊控制的输出Ui为负中;
当误差ei的量化量Ei对应的模糊状态和误差变化率的量化量ECi对应的模糊状态分别为正中和零、或正中和正小、或正大和负小、或正大和零、或正大和正小时,所述模糊控制的输出Ui为负大;
步骤608、对所述模糊控制的输出Ui的模糊状态进行反模糊化处理,其具体过程为:
步骤6081、定义所述模糊控制的输出Ui的论域为[-6,6];
步骤6082、作动器控制器(46)根据模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数计算得到模糊控制的输出Ui的各个模糊状态下模糊控制的输出Ui的论域中每个整数对应的隶属度值trimf(Ui,a3,b3,c3),并将某个模糊状态下模糊控制的输出Ui的论域中各个整数对应的隶属度值中的最大值所对应的模糊控制的输出Ui的值确定为所述模糊控制的输出Ui反模糊化的结果;其中,a3为模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数对应的三角形底边左顶点的横坐标,b3为模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数对应的三角形底边右顶点的横坐标,c3为模糊控制的输出Ui的三角形隶属函数对应的三角形上部顶点的横坐标;当模糊状态为正大时,a3=5,b3=7,c3=9;当模糊状态为正中时,a3=3,b3=5,c3=7;当模糊状态为正小时,a3=0,b3=3,c3=5;当模糊状态为零时,a3=-3,b3=0,c3=2;当模糊状态为负小时,a3=-5,b3=-2,c3=0;当模糊状态为负中时,a3=-7,b3=-5,c3=-3;当模糊状态为负大时,a3=-9,b3=-7,c3=-5;
步骤609、重复步骤601到步骤608,直到得到误差ei的量化量Ei的论域[-6,6]内的13个整数与误差变化率的量化量ECi的论域[-6,6]内的13个整数的169种组合与所述模糊控制的输出Ui反模糊化的结果的一一对应关系;
步骤6010、将误差ei的量化量Ei的论域[-6,6]内的13个整数与误差变化率的量化量ECi的论域[-6,6]内的13个整数的169种组合与所述模糊控制的输出Ui反模糊化的结果的一一对应关系制定成模糊控制查询表。
9.按照权利要求8所述的方法,其特征在于:步骤6010中所述模糊控制查询表用语言描述为:
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-6和-2,或-6和-1,或-6和0,或-6和1,或-6和2,或-5和-3,或-5和-2,或-5和-1,或-5和0,或-4和-2,或-4和-1,或-4和0,或-3和0时,输出Ui反模糊化的结果为6;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-6和-5,或-6和-4,或-6和-3,或-6和3,或-6和4,或-6和5,或-6和6,或-5和-4,或-4和1,或-5和1,或-5和2,或-5和3,或-5和4,或-4和-4,或-4和-3,或-4和1,或-4和2,或-4和3,或-4和4,或-3和-2,或-3和-1,或-3和1,或-3和2,或-3和3,或-3和4,或-2和-2,或-2和-1,或-2和1,或-2和2,或-2和3,或-2和4,或2和-4时,输出Ui反模糊化的结果为5;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-5和-6,或-5和-5,或-5和5,或-5和6,或-4和-5,或-4和5,或-3和-4,或-3和-3,或-3和5,或-2和-3,或-2和0,或-2和5,或-1和2,或-1和3,或-1和4,或-1和5时,输出Ui反模糊化的结果为4;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-4和-6,或-4和6,或-3和-5,或-3和6,或-2和-4,或-2和6,或-1和0,或-1和1,或-1和6,或0和2,或0和3,或0和4,或0和5,或0和6时,输出Ui反模糊化的结果为2;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-3和-6,或-2和-5,或-1和-3,或-1和-2,或-1和-1,或0和1,或1和6时,输出Ui反模糊化的结果为1;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为-2和-6,或-1和-5,或-1和-4,或0和0,或1和4,或1和5,或2和6时,输出Ui反模糊化的结果为0;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为别为-1和-6,或0和-1,或1和1,或1和2,或1和3,或2和5,或3和6时,输出Ui反模糊化的结果为-1;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为0和-6,或0和-5,或0和-4,或0和-3,或0和-2,或1和-1,或1和0,或1和-6,或2和-6,或2和4,或3和-6,或3和5,或4和-6,或4和6时,输出Ui反模糊化的结果为-2;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为1和-5,或1和-4,或1和-3,或1和-2,或2和-5,或2和3,或3和-5,或3和3,或3和4,或4和-5,或4和5,或5和-6,或5和-5,或5和5,或5和6,或1和5,或2和5,或0和6,或1和6,或2和6时,输出Ui反模糊化的结果为-4;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为2和-4,2和-3,或2和-2,或2和-1,或2和0,或2和1,或2和2,或3和-4,或3和-3,或3和-2,或3和-1,或3和0,或3和1,或3和2,或4和-4,或4和-3,或4和-2,或4和-1,或4和3,或4和4,或5和-4,或5和-3,或5和-2,或5和-1,或5和3,或5和4,或6和-6,或6和-5,或6和-4,或6和-3,或6和3,或6和4,或6和5,或6和6时,输出Ui反模糊化的结果为-5;
当误差ei的量化量Ei和误差变化率的量化量ECi的值分别为4和0,或4和1,或4和2,或5和0,或5和1,或5和2,或6和-2,或6和-1,或6和0,或6和1,或6和2时,输出Ui反模糊化的结果为-6。
10.按照权利要求6所述的方法,其特征在于:步骤Ⅱ中所述的取值为2/(m·s-2),所述的取值为3/(m·s-2),所述的取值为4/(m·s-2);所述电阻R1的阻值为1.5Ω,所述电阻R2的阻值为3Ω。
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