CN112622554A - 一种汽车半主动悬架阻尼控制方法 - Google Patents

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徐凤霞
宋丁丁
孟岩
邵会
解恺
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Abstract

本发明提供了一种汽车半主动悬架阻尼控制方法，包括采集模块、转换模块、处理模块和控制模块。所述控制方法包括以下步骤：S1：通过传感器采集当前簧载质量；S2：通过传感器采集汽车速度信息；S3：将上述信息分别输入A/D转换模块；S4：将转换后的数字信息输入控制模块；S5：控制模块分析并输出控制信号U；S6：将控制信号U进行输入D/A转换模块，输出控制电压对悬架阻尼进行调整。本发明有以下效果：采用多点测量方式，通过采集簧载质量和车身速度信息，通过控制器中的模糊控制算法改变半主动悬架的阻尼，有效的提升了悬架的舒适性和安全性。

Description

一种汽车半主动悬架阻尼控制方法
技术领域
本发明涉及车辆设计技术领域，特别涉及一种汽车半主动悬架控制方法。
背景技术
汽车悬架是连接车轮和车架的重要结构部件，可以吸收路面震动，同时增加车轮附着力，提升车辆行驶的稳定性和安全性。如今市面上的悬架可以分为主动悬架、半主动悬架和被动悬架。目前使用最广泛的还是被动悬架，其弹性和阻尼系数不能随外部工况变化而变化。
主动悬架通过采集不同的工况信息，从而对悬架施加一定大小的主动控制力，有效改变悬架的软硬，使悬架有较好的减振特性，更好的过滤路面颠簸的同时还能提供一定的支撑力。主动悬架的劣势在于需要外部提供能量，并且结构复杂，成本高，因此目前未能大面积使用。
半主动悬架可看作由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统，虽然它不能随外界的输入进行最优的控制和调节，但它可按储存在计算机中的各种条件下最优弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态，使悬架对复杂多变的路面状况具有较好的适应性.同时较主动悬架还具有结构简单、成本低的优势。
综上所述，提供一种成本低、结构相对简单、舒适性好的悬架系统是该领域技术人员需要不断完善的问题。
发明内容
针对目前被动悬架发展到达成熟期，主动悬架成本高，结构复杂，未能大面积商用的现状，本发明提供了一种半主动悬架控制方法，使得该方法控制的半主动悬架的加速度和悬架行程对比被动悬架有一定减小，即提升舒适性和安全性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种汽车半主动悬架阻尼控制方法，包括采集模块、转换模块、处理模块和控制模块。所述控制方法包括以下步骤：
S1：通过传感器采集当前簧载质量；
S2：通过传感器采集汽车速度信息；
S3：将上述簧载质量和车身速度信息分别输入A/D转换模块；
S4：转换后的数字信息输入控制系统；
S5：控制系统输出控制信号U；
S6：将控制信号U进行输入D/A转换模块，输出控制电压对悬架阻尼进行调整。
进一步地，所述传感器可采集实时变化的簧载质量信号，采样周期可根据不同工况进行调整。
进一步地，所述簧载质量传感器可采用光电传感器和霍尔传感器，通过轮胎转动生成脉冲电压信号。
进一步地，所述速度信息采集传感器为扩散硅压力变送器，通过簧载质量的挤压生成一定的电压信号。
进一步地，所述控制模块采用双输入单输出控制器并采用模糊控制算法。模糊控制算法如下：
簧载质量可在400Kg-600Kg变化，将簧载质量数据标记为：
轻（400Kg-499Kg）、重（500Kg-600Kg）；
车身速度可在0Km/h-120Km/h变化，将车身速度标记为：
慢（0km/h-69km/h）、快（70km/h-120km/h）；
半主动悬架阻尼力可在0N-1200N变化，将阻尼力标记为：
小（0N-399N）、中（400N-799N）、大（800N-1200N）
根据专家经验制定模糊规则如下：
（1）如果簧载质量为轻并且车身速度为慢；那么阻尼力为小；
（2）如果簧载质量为轻并且车身速度为快；那么阻尼力为中；
（3）如果簧载质量为重并且车身速度为慢；那么阻尼力为中；
（4）如果簧载质量为重并且车身速度为快；那么阻尼力为大；
进一步地，所述阻尼调节装置为磁流变减振器，其阻尼力大小可通过改变电压进行调整。
上述控制方法利用半主动悬架结构简单、成本低的特点，结合模糊控制算法的同时，均衡考虑控制模块的复杂性和控制速度，采用双输入单输出控制器，能够实时改变半主动悬架的阻尼力，提升悬架的舒适性和安全性，而该半主动悬架采用磁流变减振器，结构相对简单，无需过多电力输入，也可以有效的降低车辆能耗和维修复杂性。
附图说明
图1为本实施方式一种汽车半主动悬架阻尼控制方法的流程图；
图2为控制系统各模块的构成图；
图3为实施例中采用该控制方法的半主动悬架和被动悬架加速度和悬架行程仿真图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，并非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1、2所示，本发明的核心是提供一种半主动悬架阻尼控制方法，该方法可以使得结构相对简单、成本低的半主动悬架性能有所提升。
如图3所示，反应在悬架性能上表现为：采用上述模糊控制方法，使得该半主动悬架在一定的路面激励下，使得悬架行程和垂直加速度有一定的减小，提升了悬架乘坐舒适度。
本发明提供了一种用于一种汽车半主动悬架阻尼控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤S1：通过传感器采集当前簧载质量；
上述传感器为压力传感器，放置于悬架上方，和车身直接连接通过读取压力数据进而转换为车身质量；
步骤S2：通过传感器采集车身速度信息；
上述传感器采用光电格栅传感器，布置于轮毂上方，通过轮毂的转动得到需要的脉冲信号，进而通过转换得到车身速度信息；
步骤S3：将上述信息分别输入A/D转换模块；
由于上述传感器采集的信号为模拟信号，无法通过控制模块直接处理，因此采用A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号，利用控制模块内部设置好的控制算法进行处理；
步骤S4：转换后的数字信息输入控制模块；
由S1和S2获得的信息通过量化后转换为如下标记，
簧载质量可在400Kg-600Kg变化，将簧载质量数据标记为：
轻（400Kg-499Kg）、重（500Kg-600Kg）；
车身速度可在0Km/h-120Km/h变化，将车身速度标记为：
慢（0km/h-69km/h）、快（70km/h-120km/h）；
半主动悬架阻尼力可在0N-1200N变化，将阻尼力标记为：
小（0N-399N）、中（400N-799N）、大（800N-1200N）
步骤S5：控制模块分析并输出控制信号U；
上述控制模块采用MCS-51单片机作为处理单元，控制算法采用模糊控制方法并根据行业专家经验设置4条模糊规则：
（1）如果簧载质量为轻并且车身速度为慢；那么阻尼力为小；
（2）如果簧载质量为轻并且车身速度为快；那么阻尼力为中；
（3）如果簧载质量为重并且车身速度为慢；那么阻尼力为中；
（4）如果簧载质量为重并且车身速度为快；那么阻尼力为大；
步骤S6：将控制信号U经D/A转换模块，输出控制电压对悬架阻尼进行调整。上述悬架采用磁流变减振器通过不同的电压改变磁场强弱，进而控制阻尼力的大小。
上述技术方案可以根据车辆簧载质量的变化和速度的变化，结合该行业专家意见，通过模糊控制算法及时调整半主动悬架的阻尼力，提升驾驶舒适性，通过悬架行程的改善使得轮胎及时附着于地面，提升悬架的安全性和操控能力。较目前常用的被动悬架，该控制方法控制的半主动悬架具有较好的舒适性和安全性。

Claims (6)

1.一种汽车半主动悬架阻尼控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1：通过传感器采集当前簧载质量；
S2：通过传感器采集汽车速度信息；
S3：将上述信息分别输入A/D转换模块；
S4：转换后的数字信息输入控制模块；
S5：控制模块分析并输出控制信号U；
S6：将控制信号U进行输入D/A转换模块，输出控制电压对悬架阻尼进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种汽车半主动悬架阻尼控制方法，其特征在于所述传感器可采集实时变化的簧载质量信号。
3.根据权利要求1所述的一种汽车半主动悬架阻尼控制方法，其特征在于所述簧载质量传感器包括霍尔和光电传感器。
4.根据权利要求1所述的一种汽车半主动悬架阻尼控制方法，其特征在于所述速度信息采集传感器为扩散硅压力变送器。
5.根据权利要求1所述的一种汽车半主动悬架阻尼控制方法，其特征在于所述控制模块采用双输入单输出控制器并采用模糊控制算法，模糊控制算法如下：
簧载质量可在400Kg-600Kg变化，将簧载质量数据标记为：
轻（400Kg-499Kg）、重（500Kg-600Kg）；
车身速度可在0Km/h-120Km/h变化，将车身速度标记为：
慢（0km/h-69km/h）、快（70km/h-120km/h）；
半主动悬架阻尼力可在0N-1200N变化，将阻尼力标记为：
小（0N-399N）、中（400N-799N）、大（800N-1200N）
根据专家经验制定模糊规则如下：
如果簧载质量为轻并且车身速度为慢；那么阻尼力为小；
如果簧载质量为轻并且车身速度为快；那么阻尼力为中；
如果簧载质量为重并且车身速度为慢；那么阻尼力为中；
如果簧载质量为重并且车身速度为快；那么阻尼力为大。
6.根据权利要求1所述的一种汽车半主动悬架阻尼控制方法，其特征在于所述阻尼调节装置为磁流变减振器，其阻尼力大小可通过改变电压进行调整。
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