CN110321665A - 车辆悬架系统的控制方法、装置、设备、介质及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种车辆悬架系统的控制方法，包括：根据车辆的结构特征数据、允许乘坐的乘客数目及质量间的映射关系，确定车辆悬架系统的动态模型；根据动态模型建立状态空间模型；将车身的弹性质量以及车轮部件的非弹性质量作为前件变量，根据状态空间模型通过Takagi‑Sugeno模糊模型构造模糊状态空间模型；根据模糊状态空间模型设计模糊控制器，通过模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制。该方法能够对车辆悬架系统进行精确的建模以及控制，以有效提高驾驶舒适度和操作安全性。本申请还公开了一种车辆悬架系统的控制装置、设备、一种可读存储介质及一种车辆，具有上述有益效果。
Description
技术领域
本申请涉及车辆工程领域，特别涉及一种车辆悬架系统的控制方法、装置、设备、可读存储介质及一种车辆。
背景技术
随着社会的进步，人民生活不断地提高和工业技术的迅猛发展，车辆已经成为了普遍的交通工具。因此，人们对车辆的需求量日益剧增。正是因为车辆越来越普及，人们对车辆的性能需求也就越来越高，众所周知，一辆高性能的车辆除了发动机，轴距和排量外，驾驶舒适度和操作安全性也是所要具备的性能，而与这些重要性能指标密切相关的部件便是车辆悬架系统。车辆悬架系统，就是指车身(或车架)与车轮(或车轴)之间的弹性联结装置的统称。路面作用在车轮上的力和力矩都要通过车辆悬架传递到车身以保证车辆的正常行驶。因而车辆悬架系统具有缓和不平路面给车身带来冲击，阻止车轮跳动的作用。车辆在正常行驶时，凹凸不平的路面或者其他因素所产生的不规则振动会通过悬架系统传递到车身，影响驾驶员的驾驶和乘客乘坐的舒适性，甚至会影响车身的行驶姿态和对地面的附着能力，同时对车辆寿命和燃油的消耗也会有很大的影响，而且不规则的车身振动也是车内噪音的主要来源之一。所以，车辆悬架是影响一辆车辆性能的关键部件之一。因此，建立合适的车辆悬架系统模型以及研究其控制问题对提高车辆驾驶舒适性和操作安全性，有着非常重要的意义。
目前对车辆悬架系统的建模与控制主要基于主动悬架系统，例如，比例—积分—微分控制、状态反馈控制，输出反馈控制和模糊控制等。主动悬架系统可以改变性能参数，能够根据路面实时状况来自动调节弹簧弹性系数和阻尼系数。
但是，由于车辆悬架系统本身的复杂性和多变的工作环境使得它成为了一种非线性、时变的复杂物理系统，在技术方面上，很难设计适当的两个模糊逻辑系统的隶属度函数和模糊规则来产生恰当的参数并以此进行后续的设计，目前，车辆悬架系统的建模和控制问题都没有得到较好的解决，已有的普通的车辆悬架系统已经不再满足人们的需求。因此，针对主动悬架系统的模糊控制问题成为一个极具潜力的研究方向。
因此，如何发现汽车悬架系统已有的建模方法和控制方法存在的缺陷，对车辆悬架系统进行精确的建模以及控制，以有效提高驾驶舒适度和操作安全性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种车辆悬架系统的控制方法，该方法能够对车辆悬架系统进行精确的建模以及控制，以有效提高驾驶舒适度和操作安全性；本申请的另一目的是提供车辆悬架系统的控制装置、设备、一种可读存储介质及一种车辆，具有上述有益效果。
为解决上述技术问题，本申请提供一种车辆悬架系统的控制方法，包括：
根据车辆的结构特征数据、允许乘坐的乘客数目及质量间的映射关系，确定车辆悬架系统的动态模型；
根据所述动态模型建立状态空间模型；
将车身的弹性质量以及车轮部件的非弹性质量作为前件变量，根据所述状态空间模型通过Takagi-Sugeno模糊模型构造模糊状态空间模型；
根据所述模糊状态空间模型设计模糊控制器，通过所述模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制。
可选地，所述动态模型具体为：
其中，ms(t)是车身的弹性质量，单位Kg；mu(t)是车轮部件的非弹性质量，单位为Kg；u(t)是汽车悬架系统的控制输入量，单位为N；zs(t)是车身质量的位移，单位为m；zu(t)是车轮部件质量的位移，单位为m；zr(t)是路面扰动的位移，单位为m；cs是汽车悬架系统的阻尼系数，单位为N/(m/s)；ks是汽车悬架系统的刚性系数，单位为N/m；ct是汽车轮胎的阻尼系数，单位为N/(m/s)；kt是汽车轮胎的刚性系数，单位为N/m。
可选地，根据所述模糊状态空间模型设计模糊控制器，通过所述模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制包括：
基于广义Kalman-Yakubovic-Popov引理推论，根据所述模糊状态空间模型设计有限频域模糊控制器；
根据所述有限频域模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制。
可选地，所述根据所述模糊状态空间模型设计有限频域模糊控制器包括：
根据所述模糊状态空间模型设计针对4Hz至8Hz的有限频域模糊控制器。
可选地，所述车辆悬架系统的控制方法还包括：
通过汽车悬架系统垂直方向加速度响应以及限制需求评价控制性能；
所述垂直方向加速度响应具体为：
所述限制需求具体为：
其中，g为重力常数，单位为N/Kg；zmax为汽车悬架系统的最大位移，单位为m，且须满足如下条件：|zs(t)-zu(t)|≤zmax，kt(zu(t)-zr(t))≤(ms(t)+mu(t))g和|u(t)|≤umax。
可选地，所述模糊控制器中控制系统对于外部干扰的抑制指标参考值γ的设置方法包括：
接收用户根据驾乘体验在预设范围内选择的抑制指标参考值γ。
本申请公开一种车辆悬架系统的控制装置，包括：
动态模型确定单元，用于根据车辆的结构特征数据、允许乘坐的乘客数目及质量间的映射关系，确定车辆悬架系统的动态模型；
空间模型建立单元，用于根据所述动态模型建立状态空间模型；
模糊模型构造单元，用于将车身的弹性质量以及车轮部件的非弹性质量作为前件变量，根据所述状态空间模型通过Takagi-Sugeno模糊模型构造模糊状态空间模型；
控制单元，用于根据所述模糊状态空间模型设计模糊控制器，通过所述模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制。
本申请公开一种车辆悬架系统的控制设备，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于执行所述程序时实现所述车辆悬架系统的控制方法的步骤。
本申请公开一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述车辆悬架系统的控制方法的步骤。
本申请公开一种车辆，包括：所述车辆悬架系统的控制设备。
本申请所提供的车辆悬架系统的控制方法考虑了因乘客数量的变化所导致的车身质量的不确定性，根据车辆的结构特点和允许乘坐的乘客数目及质量的关系，确定车辆悬架系统的动态模型，根据动态模型建立状态空间模型后，将车身的弹性质量以及车轮部件的非弹性质量作为前件变量，根据状态空间模型通过Takagi-Sugeno模糊模型构造模糊状态空间模型，利用Takagi-Sugeno模糊模型来描述汽车悬架系统处理了汽车悬架系统的不确定性，使得模型更精确，根据模糊状态空间模型设计模糊控制器，通过模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制，从模糊建模和模糊控制设计两个方面上进行协同创新，可以实现对汽车悬架系统的精准控制，可以有效提高驾驶舒适度和操作安全性。
本申请还公开了一种车辆悬架系统的控制装置、设备、一种可读存储介质以及一种车辆，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的多媒体控制方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的应用本申请提供的车辆悬架系统控制方法前的汽车悬架系统垂直方向加速度响应曲线图；
图3为本申请实施例提供的应用本申请提供的车辆悬架系统控制方法后的汽车悬架系统垂直方向加速度响应曲线图；
图4为本申请实施例提供的应用本申请提供的车辆悬架系统控制方法前的悬架动行程与行程最大值的比值示意图；
图5为本申请实施例提供的应用本申请提供的车辆悬架系统控制方法后的悬架动行程与行程最大值的比值示意图；
图6为本申请实施例提供的应用本申请提供的车辆悬架系统控制方法前的静动载的比值示意图；
图7为本申请实施例提供的应用本申请提供的车辆悬架系统控制方法后的静动载的比值示意图；
图8为本申请实施例提供的执行器输出力的曲线轨迹图；
图9为本申请实施例提供的车辆悬架系统的控制装置的结构框图；
图10为本申请实施例提供的车辆悬架系统的控制设备的结构框图；
图11为本申请实施例提供的车辆悬架系统的控制设备的结构示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种多媒体控制方法，该方法能够自动实现多个多媒体设备的同时运行；本申请的另一核心是提供一种多媒体控制装置、系统及一种可读存储介质，具有上述有益效果。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
主动悬架是由电脑控制的一种新型悬架，汇集了力学和电子学的技术知识，是一种相对复杂、应用广泛的模式，例如雪铁龙推出的DS车型，该车上所装备的电控主动液压悬架以液压球代替了传统的弹簧，并通过液压球就可以人工进行车身高度的控制，无论汽车上承载了多少乘客和货物，行驶过程中车身的高度始终是保持不变的；雪铁龙XANTIA车型装备的第二代主动液压悬架系统，可以有效地提升EUC(Electronic Control Unit)控制单元的计算速度，而且还提供了运动和舒适两种模式供乘客选择。本申请基于主动悬架系统，设计了一种悬架系统的模糊状态空间模型，并基于该模型实现对车辆的精准控制。
请参考图1，图1为本申请实施例提供的车辆悬架系统的控制方法的流程图；该方法可以包括：
步骤s100、根据车辆的结构特征数据、允许乘坐的乘客数目及质量间的映射关系，确定车辆悬架系统的动态模型。
由于车辆悬架系统本身的复杂性和多变的工作环境使得它成为了一种非线性、时变的复杂物理系统，目前的主动悬架系统虽然能够根据路面实时状况来自动调节弹簧弹性系数和阻尼系数，但是由车辆本身的不确定因素并没有加以考虑，比如由乘客数量变化导致的不确定性，导致目前建立的悬架系统模型与实际车辆的悬架系统相差加大，无法根据悬架系统模型来对实际悬架系统进行准确的控制，本申请发现了现有悬架系统模型中存在这样的问题，考虑了因乘客数量的变化所导致的车身质量的不确定性，构建了与实际情况符合程度更高的悬架系统模型。
本申请对自由度(比如2自由度、4自由度以及7自由度等)以及车辆架构类型(比如四分之一车辆、半车以及整车等)不做限定，比如可以应用于4自由度的半车模型和7自由度的全车模型，本申请仅以2自由度四分之一主动汽车悬架系统为例进行介绍，其它情况均可参照本实施例的介绍。
考虑到车辆的结构特点，比如汽车悬架系统的阻尼、汽车悬架系统的刚性系数、汽车轮胎的刚性系数等参数，并结合由于车辆中乘坐的乘客数目与质量的关系导致的车身的弹性质量、车轮部件的非弹性质量、车身质量的位移、车轮部件质量的位移以及路面扰动的位移等相关参数的变化情况，将上述情况进行综合分析，确定车辆悬架系统的动态模型。具体地，下述公式1以及公式2为其中一种动态模型的情况，动态模型会根据具体涉及的车辆参数的不同而改变，公式1以及公式2为其中考虑数据类型较为全面，形势较为简单的优选模型形式，其它模型形式在此不再赘述。
其中，ms(t)是车身的弹性质量，单位Kg；mu(t)是车轮部件的非弹性质量，单位为Kg；u(t)是汽车悬架系统的控制输入量，单位为N；zs(t)是车身质量的位移，单位为m；zu(t)是车轮部件质量的位移，单位为m；zr(t)是路面扰动的位移，单位为m；cs是汽车悬架系统的阻尼系数，单位为N/(m/s)；ks是汽车悬架系统的刚性系数，单位为N/m；ct是汽车轮胎的阻尼系数，单位为N/(m/s)；kt是汽车轮胎的刚性系数，单位为N/m。
以2自由度的四分之一主动汽车悬架系统为例，主要性能指标和设备参数如下：ms(t)∈[890kg,1110kg]，mu(t)∈[100kg,120kg]，ks＝50000N/m，Kt＝200000N/m，Cs＝1800N/(m/s)，Ct＝160N/(m/s)，g＝9.8N/Kg，zmax＝0.1m，umax＝2800N。
考虑到汽车的结构特点和可允许乘坐的乘客数目及质量的变化情况，可以确定出ms(t)和mu(t)的变化范围为：
ms(t)∈[msmin,msmax]＝[890kg,1110kg]，
mu(t)∈[mumin,mumax]＝[100kg,120kg]。
步骤s101、根据动态模型建立状态空间模型。
根据步骤100中给出的汽车悬架系统动态模型，建立汽车悬架系统的状态空间模型，由动态模型建立状态空间模型的方法可参照现有技术。
具体地，在此以建立的汽车悬架系统的动态模型为公式1以及公式2为例，对建立的状态空间模型进行介绍。状态空间模型如公式3所示：
其中，x(t)＝[x1(t) x2(t) x3(t) x4(t)]T，x1(t)＝zs(t)-zu(t)，x2(t)＝zu(t)-zr(t)，
步骤s102、将车身的弹性质量以及车轮部件的非弹性质量作为前件变量，根据状态空间模型通过Takagi-Sugeno模糊模型构造模糊状态空间模型。
利用Takagi-Sugeno模糊模型建模汽车悬架系统充分考虑了因乘客数量的改变所产生的车身质量的不确定性，增加了隶属度函数，模糊集合和前件变量。
考虑到ms(t)∈[msmin,msmax]和mu(t)∈[mumin,mumax]是可变的，即它们是不确定项，因此，ms(t)和mu(t)可以被选作为前件变量。可以得到下式成立：
根据扇形非线性方法，可以得到下式成立：
其中M1(ω1(t))+M2(ω1(t))＝1，N1(ω2(t))+N2(ω2(t))＝1。M1(ω1(t))，M2(ω1(t))，N1(ω2(t))和N2(ω2(t))为隶属度函数，把它们依次命名为“重”“轻”“重”和“轻”。因此，会出现4个模糊规则。利用Takagi-Sugeno模糊模型的建模规则构造汽车悬架系统的模糊状态空间模型：
规则1：如果ω1(t)为M1(ω1(t))且ω2(t)为N1(ω2(t))，那么
规则2：如果ω1(t)为M1(ω1(t))且ω2(t)为N2(ω2(t))，那么
规则3：如果ω1(t)为M2(ω1(t))且ω2(t)为N1(ω2(t))，那么
规则4：如果ω1(t)为M2(ω1(t))且ω2(t)为N2(ω2(t))，那么
其中，
得到整体的汽车悬架系统的模糊状态空间模型，如公式4所示：
其中，m1(ω(t))＝M1(ω1(t))×N1(ω2(t))，m2(ω(t))＝M1(ω1(t))×N2(ω2(t))，m3(ω(t))＝M2(ω1(t))×N1(ω2(t))，m4(ω(t))＝M2(ω1(t))×N2(ω2(t))。
步骤s103、根据模糊状态空间模型设计模糊控制器，通过模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制。
针对建立的整体的汽车悬架系统的模糊状态空间模型，设计一种模糊控制器，模糊状态空间模型设计模糊控制器的过程可参照现有技术中根据状态空间模型设计控制器的过程。
具体地，建立的模糊控制器具体为下述公式5所示：
其中，K1,K2,K3,K4为对应相应模糊规则的1×4维控制增益矩阵，它们可以通过如下表达式计算出来：其中， 为1×4维矩阵，P为4×4维矩阵，且它们可以通过求解以下线性矩阵不等式来获得：
通过建立的模糊控制器对汽车悬架系统进行在线控制，可以使得闭环系统渐近稳定，其中需满足对于外部干扰的抑制指标小于参考值γ，且须满足γ≥γmin，γ为采用本申请所设计的有限频域模糊控制器得到的控制系统对于外部干扰的抑制指标参考值，γ的具体数值设置方法不做限定，设置的具体数值也不做限定，可以根据用户需求进行选择。
本申请发现了在汽车悬架系统已有的建模方法和控制方法存在的缺陷，考虑了因乘客数量的变化所导致的车身质量的不确定性,并利用Takagi-Sugeno模糊模型描述了该不确定性，从模糊建模和模糊控制设计两个方面上进行协同创新，通过提出具有原始创新的技术方法，基于汽车悬架系统本身的复杂性和多变的工作环境，对其进行精确的建模，有效解决现有技术方案存在的技术难点，弥补已有技术方案存在的技术缺陷，实现汽车悬架系统的性能控制目标，根据精确的模型对车辆进行控制，提升了驾驶过程中的舒适性以及操作安全性。本申请提供的车辆悬架系统的控制方法不仅能够准确描述汽车悬架系统，而且相对于普通的汽车悬架系统控制方法，在驾驶舒适度和操作安全性方面都有极大的优势。
目前，根据状态空间模型建立的控制器大多是针对全频域设计的，而汽车悬架系统仅仅是属于某个特定的频域段的，优选地，可以借助广义Kalman-Yakubovic-Popov引理推论以及射影定理和反射影定理，用线性矩阵不等式来刻画有限频域下的频域特性，针对汽车悬架系统所属的有限频域(比如5到10赫兹)下设计模糊控制器。通过借助广义Kalman-Yakubovic-Popov引理推论，根据射影定理及反射影定理，用线性矩阵不等式来刻画有限频域下的频域特性。
通过调查可知，人类对频域段为4-8Hz的垂直振动是最为敏感的。优选地，综合汽车悬架系统所属的有限频域，可以直接针对有限频域4-8Hz设计可靠的模糊控制器，针对人体垂直振动最敏感范围所设计，针对性强，所设计的控制器可以有效地提高驾驶舒适度和操作安全性。
具体地，设计的针对4-8Hz的有限频域模糊控制器具体可以为公式6所示：
其中，K1,K2,K3,K4为对应相应模糊规则的1×4维控制增益矩阵，它们可以通过如下表达式计算出来：其中， 为1×4维矩阵,为4×4维矩阵，且它们可以通过求解以下线性矩阵不等式来获得：
其中，
{C2i}1为矩阵C2i的第一行的向量，{C2i}2为矩阵C2i的第二行的向量；P，P1，Q为正定矩阵；为所关心频域的上下限，η和δ为设计者根据汽车悬架系统的性能控制目标来给定的值，可由经验值给出。本实施例中，η＝1×104，δ＝0.1，
γ为采用本申请所设计的有限频域模糊控制器得到的控制系统对于外部干扰的抑制指标参考值，一般γ的值时设定的固定的值，γ的不同代表干扰抑制强度的需求不同。
优选地，γ可由汽车的驾驶者在允许范围内按照自身需求来调节设定，以便于实现了客户驾乘体验的个性化与自主化，在提升了汽车性能的同时体现了以客户为中心的设计理念。
具体地，例如满足上述步骤中线性矩阵不等式成立的γ的最小值为γmin＝8.4792。也就是说，只要客户选择大于等于γmin的抑制指标参考值γ，本申请方法均可满足其需求，其具体的数值选择可以由汽车的驾驶者在所允许范围内按照自身需求来调节设定，以用户根据各自不同的驾乘体验对γ进行选择。
为简单明确地衡量与驾驶舒适性和操作安全性相关的主要影响因素，优选地，可以构造如下两个物理量来用于评价控制方法的性能，具体为：汽车悬架系统垂直方向加速度响应【z_{1}(t)以及悬架动行程与行程最大值的比值】和静动载之比z_{2}(t)。垂直方向加速度响应具体为：【悬架动行程与行程最大值的比值】和静动载的比值具体为：
图2所示为应用本申请提供的车辆悬架系统控制方法前的汽车悬架系统垂直方向加速度响应曲线图(即)，此时在汽车加减速时并没有对汽车悬架系统进行任何有效的补偿控制措施。由图2可以看出，汽车垂直方向加速度响应曲线的振幅大，振动特别明显，严重影响了汽车驾驶的舒适性和操作安全性，也说明了汽车悬架系统的模糊控制方法研究的必要性。
图3所示为应用本申请提供的车辆悬架系统控制方法前的汽车悬架系统垂直方向加速度响应曲线图。由图3可以看出，本申请所提供的控制方法有效地消除了汽车加减速时的振动现象，垂直方向加速度响应曲线非常平缓，显著改善了驾驶者的驾驶舒适性和操作安全性。
图4和图5所示分别为应用本申请提供的车辆悬架系统控制方法前后的悬架动行程与行程最大值的比值示意图(即)。通过图4和图5可以看出，其比值严格小于1，而利用本申请所设计的控制方法可以更大程度上减少悬架动行程的位移。
图6和图7所示分别为应用本申请提供的车辆悬架系统控制方法前后的静动载的比值示意图(即)。通过图6和图7可以清晰地看出，悬架系统的静动载之比都是严格小于1的，而利用本申请所设计的控制方法可以更加有效地降低静动载之比。
图8所示为执行器输出力的曲线轨迹图，由图8可知，执行器的输出力远小于上限2800N，可见，本申请提供的控制方法不仅可以实现汽车悬架系统的性能控制目标，而且可以在很大程度上提升了驾驶者的驾驶舒适性和操作安全性。
下面对本申请实施例提供的车辆悬架系统的控制装置进行介绍，下文描述的车辆悬架系统的控制装置与上文描述的车辆悬架系统的控制方法可相互对应参照。
请参考图9，图9为本申请实施例提供的车辆悬架系统的控制装置的结构框图；本实施例提供的车辆悬架系统的控制装置可以与上述车辆悬架系统的控制方法实施例相互对照。
该装置主要包括：动态模型确定单元200、空间模型建立单元201、模糊模型构造单元202以及控制单元203。
动态模型确定单元200主要用于根据车辆的结构特征数据、允许乘坐的乘客数目及质量间的映射关系，确定车辆悬架系统的动态模型；
空间模型建立单元201主要用于根据动态模型建立状态空间模型；
模糊模型构造单元202主要用于将车身的弹性质量以及车轮部件的非弹性质量作为前件变量，根据状态空间模型通过Takagi-Sugeno模糊模型构造模糊状态空间模型；
控制单元203主要用于根据模糊状态空间模型设计模糊控制器，通过模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制。
优选地，空间模型建立单元201具体可以用于根据下述动态模型建立状态空间模型。
动态模型具体为：
其中，ms(t)是车身的弹性质量，单位Kg；mu(t)是车轮部件的非弹性质量，单位为Kg；u(t)是汽车悬架系统的控制输入量，单位为N；zs(t)是车身质量的位移，单位为m；zu(t)是车轮部件质量的位移，单位为m；zr(t)是路面扰动的位移，单位为m；cs是汽车悬架系统的阻尼系数，单位为N/(m/s)；ks是汽车悬架系统的刚性系数，单位为N/m；ct是汽车轮胎的阻尼系数，单位为N/(m/s)；kt是汽车轮胎的刚性系数，单位为N/m。
控制单元203具体可以包括：有限频域模糊控制器设计子单元以及控制子单元。
有限频域模糊控制器设计子单元用于基于广义Kalman-Yakubovic-Popov引理推论，根据模糊状态空间模型设计有限频域模糊控制器；控制子单元用于根据有限频域模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制。
有限频域模糊控制器设计子单元具体还可以用于根据模糊状态空间模型设计针对4Hz至8Hz的有限频域模糊控制器。
控制单元203可以进一步包括γ设置单元，用于接收用户根据驾乘体验在预设范围内选择的抑制指标参考值γ。
车辆悬架系统的控制装置可以还包括：评价单元，用于通过汽车悬架系统垂直方向加速度响应以及A评价控制性能；
具体地，垂直方向加速度响应具体为：
A具体为：
其中，g为重力常数，单位为N/Kg；zmax为汽车悬架系统的最大位移，单位为m，且须满足如下条件：|zs(t)-zu(t)|≤zmax，kt(zu(t)-zr(t))≤(ms(t)+mu(t))g和|u(t)|≤umax。
需要说明的是，本申请具体实施方式中的车辆悬架系统的控制装置中的各个单元，其工作过程请参考车辆悬架系统的控制方法对应的具体实施方式，在此不再赘述。
请参考图10，图10为本申请实施例提供的车辆悬架系统的控制设备的结构框图；该设备可以包括：
存储器800，用于存储计算机程序；
处理器900，用于执行程序时实现车辆悬架系统的控制方法的步骤。
请参考图11，为本申请实施例提供的一种车辆悬架系统的控制设备的结构示意图，该控制设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)322(例如，一个或一个以上处理器)和存储器332，一个或一个以上存储应用程序342或数据344的存储介质330(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器332和存储介质330可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质330的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对定位设备中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器322可以设置为与存储介质330通信，在控制设备301上执行存储介质330中的一系列指令操作。
控制设备301还可以包括一个或一个以上电源326，一个或一个以上有线或无线网络接口350，一个或一个以上输入输出接口358，和/或，一个或一个以上操作系统341，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM等等。
上面所描述的车辆悬架系统的控制方法中的步骤可以由车辆悬架系统的控制设备的结构实现。
本申请公开一种可读存储介质，可读存储介质上存储有程序，程序被处理器执行时实现上述车辆悬架系统的控制方法的步骤。
该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。
本申请公开一种车辆，包括上述车辆悬架系统的控制设备，在此对控制设备的具体设置方法不做限定，请参见上述方法实施例的介绍。本实施例提供的车辆悬架系统的控制设备可用于对车辆进行实时控制。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置，系统，存储介质和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，系统，存储介质和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个移动终端中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是手机，或者平板电脑等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、终端或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的车辆悬架系统的控制方法、装置、设备、可读存储介质以及车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种车辆悬架系统的控制方法，其特征在于，包括：
根据车辆的结构特征数据、允许乘坐的乘客数目及质量间的映射关系，确定车辆悬架系统的动态模型；
根据所述动态模型建立状态空间模型；
将车身的弹性质量以及车轮部件的非弹性质量作为前件变量，根据所述状态空间模型通过Takagi-Sugeno模糊模型构造模糊状态空间模型；
根据所述模糊状态空间模型设计模糊控制器，通过所述模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制。
2.如权利要求1所述的车辆悬架系统的控制方法，其特征在于，所述动态模型具体为：
其中，ms(t)是车身的弹性质量，单位Kg；mu(t)是车轮部件的非弹性质量，单位为Kg；u(t)是汽车悬架系统的控制输入量，单位为N；zs(t)是车身质量的位移，单位为m；zu(t)是车轮部件质量的位移，单位为m；zr(t)是路面扰动的位移，单位为m；cs是汽车悬架系统的阻尼系数，单位为N/(m/s)；ks是汽车悬架系统的刚性系数，单位为N/m；ct是汽车轮胎的阻尼系数，单位为N/(m/s)；kt是汽车轮胎的刚性系数，单位为N/m。
3.如权利要求2所述的车辆悬架系统的控制方法，其特征在于，根据所述模糊状态空间模型设计模糊控制器，通过所述模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制包括：
基于广义Kalman-Yakubovic-Popov引理推论，根据所述模糊状态空间模型设计有限频域模糊控制器；
根据所述有限频域模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制。
4.如权利要求3所述的车辆悬架系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述模糊状态空间模型设计有限频域模糊控制器包括：
根据所述模糊状态空间模型设计针对4Hz至8Hz的有限频域模糊控制器。
5.如权利要求1所述的车辆悬架系统的控制方法，其特征在于，还包括：
通过汽车悬架系统垂直方向加速度响应以及限制需求评价控制性能；
所述垂直方向加速度响应具体为：
所述限制需求具体为：
其中，g为重力常数，单位为N/Kg；zmax为汽车悬架系统的最大位移，单位为m，且须满足如下条件：|zs(t)-zu(t)|≤zmax，kt(zu(t)-zr(t))≤(ms(t)+mu(t))g和|u(t)|≤umax。
6.如权利要求1所述的车辆悬架系统的控制方法，其特征在于，所述模糊控制器中控制系统对于外部干扰的抑制指标参考值γ的设置方法包括：
接收用户根据驾乘体验在预设范围内选择的抑制指标参考值γ。
7.一种车辆悬架系统的控制装置，其特征在于，包括：
动态模型确定单元，用于根据车辆的结构特征数据、允许乘坐的乘客数目及质量间的映射关系，确定车辆悬架系统的动态模型；
空间模型建立单元，用于根据所述动态模型建立状态空间模型；
模糊模型构造单元，用于将车身的弹性质量以及车轮部件的非弹性质量作为前件变量，根据所述状态空间模型通过Takagi-Sugeno模糊模型构造模糊状态空间模型；
控制单元，用于根据所述模糊状态空间模型设计模糊控制器，通过所述模糊控制器对车辆悬架系统进行在线控制。
8.一种车辆悬架系统的控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述车辆悬架系统的控制方法的步骤。
9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述车辆悬架系统的控制方法的步骤。
10.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求8所述的车辆悬架系统的控制设备。
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| CN201910683320.4A CN110321665A (zh) | 2019-07-26 | 2019-07-26 | 车辆悬架系统的控制方法、装置、设备、介质及车辆 |
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