CN107839425A - 一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法 - Google Patents

一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107839425A
CN107839425A CN201711026517.8A CN201711026517A CN107839425A CN 107839425 A CN107839425 A CN 107839425A CN 201711026517 A CN201711026517 A CN 201711026517A CN 107839425 A CN107839425 A CN 107839425A
Authority
CN
China
Prior art keywords
endless
vibration
pitch
track vehicle
vertical
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.)
Granted
Application number
CN201711026517.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107839425B (zh
Inventor
李剑峰
肖磊
范知友
刘春林
范凤明
李睿
葛立坤
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.)
China North Vehicle Research Institute
Original Assignee
China North Vehicle Research Institute
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 China North Vehicle Research Institute filed Critical China North Vehicle Research Institute
Priority to CN201711026517.8A priority Critical patent/CN107839425B/zh
Publication of CN107839425A publication Critical patent/CN107839425A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107839425B publication Critical patent/CN107839425B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • B60G17/018—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 use of a specific signal treatment or control method
    • B60G17/0182—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 use of a specific signal treatment or control method involving parameter estimation, e.g. observer, Kalman filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2300/00—Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60G2300/32—Track vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法，其包括以下步骤：(1)获取控制器所需的状态变量数值；(2)计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值；(3)进行控制力分配，将计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值按设定的分配方法进行各悬架垂直力的分配；(4)悬架按分配的数值执行动作，各悬架按实际特性根据分配的数值进行动作，实现履带车辆垂直振动与俯仰振动的控制。本发明实现了在无需获取路面信息且较小能量消耗的情况下，履带车辆垂直振动与俯仰振动的精确控制。

Description

一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法
技术领域
本发明属于军用履带车辆、各种履带式工程车辆控制技术领域，涉及一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法。
背景技术
对于履带式军用车辆、工程车辆而言，使用环境，车辆的垂直振动与俯仰振动是衡量车辆平顺性的两个重要指标，因为垂直振动、俯仰振动与乘员的乘坐舒适性密切关联，特别对于军用履带车辆，俯仰振动会对车辆的射击精度有着较大影响。以往对于履带车辆平顺性的控制方法，一般以垂直振动为控制目标，不能从理论上同时实现对于履带车辆垂直振动与俯仰振动的协同控制。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种履带车辆垂直振动与俯仰振动的协同控制方法，实现履带车辆垂直振动与俯仰振动的控制，无需获取路面信息，并且仅需要较小的能量消耗。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法，其包括以下步骤：
(1)获取控制器所需的状态变量数值
(2)计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值
(3)进行控制力分配
将计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值按设定的分配方法进行各悬架垂直力的分配；
(4)悬架按分配的数值执行动作
各悬架按实际特性根据分配的数值进行动作，实现履带车辆垂直振动与俯仰振动的控制。
其中，所述步骤(1)中，采用位移传感器实时测出履带车辆车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度，并将所测数值送至控制器。
其中，所述步骤(1)中，采用加速度传感器实时测出履带车辆质心的垂直振动加速度和俯仰角加速度，通过积分获取车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度，并且将所测数值送至控制器。
其中，所述步骤(2)中，获取所需控制的履带车辆的质量、俯仰转动惯量、悬架等效垂直刚度，将车辆的特性参数、负重轮与履带车辆车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度以及上述两个量的微分进行组合运算，计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值；
其中，所述步骤(2)中，虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值计算公式为：
q＝[Zs θ]T
其中，Zs为车体的垂直位移，θ为车体的俯仰角度，λ、k为正定矩阵，sgn为符号函数，Fz为虚拟的垂直控制力，My为虚拟的俯仰控制力矩，K、M为常数。
其中，K、M数值的计算公式为：
ms为履带车辆悬架支撑部分的质量，Iy为该部分的俯仰转动惯量，ki为第i悬架等效垂直刚度，n为负重轮对数，li为第i悬架支点至质心的水平位移。
其中，所述步骤(3)中，设定的分配方法中，优化目标为：
其中，v为前述计算得到的虚拟力、虚拟力矩矩阵，u＝[u1 u2 ... uj]T为悬架阻尼力的期望值，即为优化变量，j为可控悬架对数，u0为悬架阻尼力的最小值；γ,Wv,Wu为正定的权系数矩阵；
其中，B矩阵可通过下式确定：
(三)有益效果
上述技术方案所提供的履带车辆垂直振动与俯仰振动的协同控制方法，实现了在无需获取路面信息且较小能量消耗的情况下，履带车辆垂直振动与俯仰振动的精确控制。
附图说明
图1是本发明实施例控制模型示意图；
图2是本发明实施例控制流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明控制方法以履带车辆车体垂直振动与俯仰振动为反馈量，再通过优化的方式分配悬架的阻尼力，控制规律可以同时实现车体垂直振动与俯仰振动的控制，具体包括以下步骤：
(1)获取控制器所需的状态变量数值
采用位移传感器实时测出履带车辆车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度，并且将上述数值送至控制器。
或者，采用加速度传感器实时测出履带车辆质心的垂直振动加速度和俯仰角加速度，通过积分获取车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度，并且将所测数值送至控制器。
(2)计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值
基于试验或设计数值获取所需控制的履带车辆的质量、俯仰转动惯量、悬架等效垂直刚度等车辆特性参数，按所设计的控制算法，将车辆的特性参数、负重轮与履带车辆车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度以及上述两个量的微分进行组合运算，计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值。
(3)进行控制力分配
将计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值按所设计的分配方法进行各悬架垂直力的分配。
(4)悬架按控制算法分配的数值执行动作
各悬架按实际特性根据控制算法分配的数值进行动作，实现履带车辆垂直振动与俯仰振动的控制。
参照图1所示，以6对负重轮布置的履带车辆为例，以常规的第1、2、6负重轮布置的主动或半主动悬架为执行机构，具体实施步骤见如图2所示的流程图。
(1)采用加速度传感器实时测出履带车辆质心的垂直振动加速度和俯仰角加速度，通过积分获取车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度，并且将上述数值送至控制器。
(2)基于试验或设计数值获取所需控制的履带车辆的质量、俯仰转动惯量、悬架等效垂直刚度等车辆特性参数，计算出K、M数值。
其中，
ms为履带车辆悬架支撑部分的质量，Iy为该部分的俯仰转动惯量，ki为第i悬架等效垂直刚度，n为负重轮对数，li为第i悬架支点至质心的水平位移。
(3)按下式给出的控制算法，将车辆的特性参数、负重轮与履带车辆车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度以及上述两个量的微分进行组合运算，计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值。
q＝[Zs θ]T
其中Zs为车体的垂直位移，θ为车体的俯仰角度。λ、k为正定矩阵。sgn为符号函数。Fz为虚拟的垂直控制力，My为虚拟的俯仰控制力矩。
(4)将计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值按以下的分配方法进行各悬架垂直力的分配。优化目标为
其中，v为前述计算得到的虚拟力、虚拟力矩矩阵，
u＝[u1 u2 ... uj]T为悬架阻尼力的期望值，即为优化变量，j为可控悬架对数，u0为悬架阻尼力的最小值。
γ，Wv，Wu为正定的权系数矩阵。
其中，B矩阵可通过下式确定：
悬架阻尼力的分配应在执行机构能实际产生的约束条件下进行。
(5)各悬架按实际特性根据控制算法分配的数值进行动作，实现履带车辆垂直振动与俯仰振动的控制。
以不同负重轮对应位置悬架为执行机构的控制方法也在本权利要求范围，如以6对负重轮履带车辆为例，以第1、2、6轮或1、6轮或所有负重轮对应悬架均为执行机构等，只要控制方法与本专利相同，均在本专利要求范围。
以电流变、磁流变、液压缸等不同悬架执行机构形式的控制方法也在本专利要求范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取控制器所需的状态变量数值；
(2)计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值；
(3)进行控制力分配
将计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值按设定的分配方法进行各悬架垂直力的分配；
(4)悬架按分配的数值执行动作
各悬架按实际特性根据分配的数值进行动作，实现履带车辆垂直振动与俯仰振动的控制。
2.如权利要求1所述的履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，采用位移传感器实时测出履带车辆车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度，并将所测数值送至控制器。
3.如权利要求1所述的履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，采用加速度传感器实时测出履带车辆质心的垂直振动加速度和俯仰角加速度，通过积分获取车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度，并且将所测数值送至控制器。
4.如权利要求1或2所述的履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，获取所需控制的履带车辆的质量、俯仰转动惯量、悬架等效垂直刚度，将车辆的特性参数、负重轮与履带车辆车体的相对垂直位移以及车体的俯仰角度以及上述两个量的微分进行组合运算，计算出虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值。
5.如权利要求4所述的履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，虚拟的俯仰控制力矩与垂直控制力的数值计算公式为：
q＝[Zs θ]T
其中，Zs为车体的垂直位移，θ为车体的俯仰角度，λ、k为正定矩阵，sgn为符号函数，Fz为虚拟的垂直控制力，My为虚拟的俯仰控制力矩，K、M为常数。
6.如权利要求5所述的履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法，其特征在于，K、M数值的计算公式为：
其中，
ms为履带车辆悬架支撑部分的质量，Iy为该部分的俯仰转动惯量，ki为第i悬架等效垂直刚度，n为负重轮对数，li为第i悬架支点至质心的水平位移。
7.如权利要求6所述的履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，设定的分配方法中，优化目标为：
其中，v为前述计算得到的虚拟力、虚拟力矩矩阵，u＝[u1 u2 ... uj]T为悬架阻尼力的期望值，即为优化变量，j为可控悬架对数，u0为悬架阻尼力的最小值；γ,Wv,Wu为正定的权系数矩阵；
其中，B矩阵可通过下式确定：
CN201711026517.8A 2017-10-27 2017-10-27 一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法 Active CN107839425B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711026517.8A CN107839425B (zh) 2017-10-27 2017-10-27 一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711026517.8A CN107839425B (zh) 2017-10-27 2017-10-27 一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107839425A true CN107839425A (zh) 2018-03-27
CN107839425B CN107839425B (zh) 2020-01-07

Family

ID=61680725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711026517.8A Active CN107839425B (zh) 2017-10-27 2017-10-27 一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107839425B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110457835A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 中国北方车辆研究所 履带式装甲车辆悬挂装置设计方法
CN111428314A (zh) * 2020-04-09 2020-07-17 中国北方车辆研究所 一种履带车辆负重轮布局设计方法
CN113805589A (zh) * 2021-08-31 2021-12-17 中煤科工集团重庆研究院有限公司 基于多源传感器数据的移动平台控制系统及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5289379A (en) * 1989-05-04 1994-02-22 Group Lotus Plc Land vehicle suspension control system
US5340205A (en) * 1992-11-13 1994-08-23 Deere & Company Suspension system for a tracked vehicle
EP0577685B1 (en) * 1991-03-28 1996-06-26 Lotus Cars Limited Improvements in tracked vehicles
CN1660615A (zh) * 2004-02-23 2005-08-31 黄山定 车辆自适应平衡系统
CN1718459A (zh) * 2004-07-07 2006-01-11 丰田自动车株式会社 车辆的侧倾刚度控制装置
CN1843789A (zh) * 2005-04-06 2006-10-11 肖国 利用车轮与车身之间振动提供动力的汽车避震方法及系统
EP1997715A2 (de) * 2007-05-26 2008-12-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aktives Fahrwerksystem eines zweispurigen Fahrzeugs sowie Betriebsverfahren hierfür
CN205970701U (zh) * 2016-08-22 2017-02-22 内蒙古一机集团宏远电器股份有限公司 一种半主动悬架控制器
CN106828005A (zh) * 2017-01-22 2017-06-13 昆明理工大学 一种预规定瞬态性能的汽车主动悬架自适应控制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5289379A (en) * 1989-05-04 1994-02-22 Group Lotus Plc Land vehicle suspension control system
EP0577685B1 (en) * 1991-03-28 1996-06-26 Lotus Cars Limited Improvements in tracked vehicles
US5340205A (en) * 1992-11-13 1994-08-23 Deere & Company Suspension system for a tracked vehicle
CN1660615A (zh) * 2004-02-23 2005-08-31 黄山定 车辆自适应平衡系统
CN1718459A (zh) * 2004-07-07 2006-01-11 丰田自动车株式会社 车辆的侧倾刚度控制装置
CN1843789A (zh) * 2005-04-06 2006-10-11 肖国 利用车轮与车身之间振动提供动力的汽车避震方法及系统
EP1997715A2 (de) * 2007-05-26 2008-12-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Aktives Fahrwerksystem eines zweispurigen Fahrzeugs sowie Betriebsverfahren hierfür
CN205970701U (zh) * 2016-08-22 2017-02-22 内蒙古一机集团宏远电器股份有限公司 一种半主动悬架控制器
CN106828005A (zh) * 2017-01-22 2017-06-13 昆明理工大学 一种预规定瞬态性能的汽车主动悬架自适应控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110457835A (zh) * 2019-08-15 2019-11-15 中国北方车辆研究所 履带式装甲车辆悬挂装置设计方法
CN111428314A (zh) * 2020-04-09 2020-07-17 中国北方车辆研究所 一种履带车辆负重轮布局设计方法
CN111428314B (zh) * 2020-04-09 2023-03-28 中国北方车辆研究所 一种履带车辆负重轮布局设计方法
CN113805589A (zh) * 2021-08-31 2021-12-17 中煤科工集团重庆研究院有限公司 基于多源传感器数据的移动平台控制系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107839425B (zh) 2020-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107839425A (zh) 一种履带车辆垂直振动与俯仰振动协同控制方法
CN106647256A (zh) 一种基于h∞ pid的主动悬架控制系统及控制方法
Darus et al. Modeling and control active suspension system for a full car model
DE112017004865T5 (de) Federungssteuervorrichtung
CN102198833B (zh) 确定本体的垂直加速度、纵向角加速度和横向角加速度的方法
US20220396111A1 (en) Method to control the active shock absorbers of a road vehicle featuring the adjustment of the roll angle and of the pitch angle
US20180037081A1 (en) Method for compensating for vertical movements
CN102975587B (zh) 基于双可控阻尼器的车辆半主动悬架及其控制方法
CN106970524A (zh) 用于主动悬架的车辆侧倾运动安全线性二次型最优lqg控制器设计方法
CN110155103A (zh) 一种基于lqg控制的高速列车半主动悬挂控制系统及方法
CN108146180B (zh) 用于调节减振器的阻尼力的方法和控制设备
CN106528988A (zh) 含有限频带约束的车辆主动悬架鲁棒控制器的设计方法
Chatzikomis et al. A path-following driver model with longitudinal and lateral control of vehicle’s motion
CN107544243A (zh) 基于h∞控制的高速列车横向半主动悬挂控制系统及控制方法
CN107539332B (zh) 基于共振控制的高速列车横向半主动悬挂控制系统及控制方法
Zhu et al. Optimal chassis suspension design for towbarless towing vehicle for aircraft taxiing
CN105700350A (zh) 一种汽车悬架系统的模糊采样数据控制方法
CN108595817A (zh) 一种基于观测器的半主动悬架汽车侧倾参数在线估计方法
CN113071282B (zh) 一种车辆调节方法及装置
Chen et al. Stiffness-damping matching method of an ECAS system based on LQG control
CN112590483A (zh) 一种基于观测器的汽车横向稳定性与主动悬架多目标集成控制方法
CN100478201C (zh) 半主动车辆悬架系统
Mihon et al. The behaviour of a vehicle’s suspension system on dynamic testing conditions
CN114633597A (zh) 一种整车协调控制方法及系统
CN112526880A (zh) 一种车辆行驶过程中的路面高度实时估计方法

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