CN112677728A - 一种耦合减振的方法、装置、减振系统及机动平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耦合减振的方法、装置、减振系统及机动平台，其中，该方法包括：根据采集到的减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力；根据当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力；确定与当前液压驱动力之和为当前期望驱动力的当前电动补偿力；生成液压控制信号和电动控制信号。本发明实施例提供的技术方案，液压驱动力与期望驱动力之间允许具有一定的差值，不需要实时调整该液压驱动力，同时可提供在小范围内高频变化的电动补偿力，有效结合了液压、电动的优点，实现了高功率密度下输出具有高速、高精度的期望驱动力，利用该高功率密度装置实现高控制精度、快速响应，准确实时跟踪输入到该系统的期望驱动力。

Description

一种耦合减振的方法、装置、减振系统及机动平台

技术领域

本发明涉及减振控制的技术领域，具体而言，涉及一种耦合减振的方法、装置、减振系统及机动平台。

背景技术

车辆等交通工具在复杂路面行驶过程中，路面不平度激励会使车辆产生较大的振动，影响车辆的操纵稳定性与平顺性；设计良好的悬架系统对来自路面的激励具有良好的振动抑制作用，能够显著提高复杂路面条件下车辆的动态响应。高机动车辆普遍采用单级摇/纵臂或两级纵臂等悬架构型，通过在不同路面激励下自适应主动调节悬架系统参数，提升行驶性能。高速行驶条件下悬架对控制系统响应带宽、功率均具有较高需求，以保证车辆复杂路面下的操纵稳定性。

目前，车辆中主要采用液压作动器来主动调节悬架系统。但由于液压作动器的液压油的可压缩性和液压油对温度的敏感性，造成液压系统的执行器控制精度往往较低，现有方式往往以高频电子阀高频响应以实现动态控制精度，高精度下液压作动器虽能达到较好效果，但耗能较大，而且存在效率与体积功率密度不能同时兼得的矛盾，快速响应控制精度有限。此外，液压闭环控制主要以阀控和泵控两种方式为主，虽然闭环反馈控制使控制精度得到提高，但提高程度有限，且控制策略复杂。而常规阀控存在能耗高问题，泵控响应速度较慢，高速下响应也存在滞后性。

部分车辆也采用电动控制的方式实现调节。电动控制的精度虽然较高，但常规的电动控制往往很难同时实现大功率和高功率密度，高速下电作动器转矩响应带宽存在明显的不足，复杂路面下路面激励较大，电作动器很难实现高频(转速)下的高转矩响应。

现有电液集成作动器常以电机驱动模式串联于油路系统中，电机驱动液压泵，其可应用于大负载(比如负重上百kg/上KN的移动平台)、精度较高驱动场合，但其实质上仍然是以液压阀控/泵控方式驱动，并不是完整意义上的发挥液压和电动二者优势。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种耦合减振的方法、装置、减振系统及机动平台。

第一方面，本发明实施例提供了一种耦合减振的方法，用于控制具有并联设置的液压驱动装置和电动驱动装置的减振系统，所述方法包括：

根据采集到的所述减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力；

根据所述当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力，所述当前期望驱动力与所述当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内；

确定当前电动补偿力，所述当前电动补偿力与所述当前液压驱动力之和为所述当前期望驱动力；

根据所述当前液压驱动力生成液压控制信号，根据所述当前电动补偿力生成电动控制信号；所述液压控制信号用于控制所述液压驱动装置输出所述当前液压驱动力，所述电动控制信号用于控制所述电动驱动装置输出所述当前电动补偿力。

第二方面，本发明实施例还提供了一种耦合减振的装置，设置在具有并联设置的液压驱动装置和电动驱动装置的减振系统内，所述装置包括：

期望驱动力确定模块，用于根据采集到的所述减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力；

液压驱动力确定模块，用于根据所述当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力，所述当前期望驱动力与所述当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内；

电动补偿力确定模块，用于确定当前电动补偿力，所述当前电动补偿力与所述当前液压驱动力之和为所述当前期望驱动力；

控制模块，用于根据所述当前液压驱动力生成液压控制信号，根据所述当前电动补偿力生成电动控制信号；所述液压控制信号用于控制所述液压驱动装置输出所述当前液压驱动力，所述电动控制信号用于控制所述电动驱动装置输出所述当前电动补偿力。

第三方面，本发明实施例还提供了一种减振系统，包括：液压驱动装置、电动驱动装置和处理器；所述液压驱动装置与所述电动驱动装置并联设置，所述处理器分别与所述液压驱动装置、所述电动驱动装置相连，并用于执行上述任意一项所述的耦合减振的方法；

所述处理器将生成的液压控制信号发送至所述液压驱动装置，将生成的电动控制信号发送至电动驱动装置；

所述液压驱动装置根据所述液压控制信号输出相应的当前液压驱动力；

所述电动驱动装置根据所述电动控制信号输出相应的当前电动补偿力。

第四方面，本发明实施例还提供了一种机动平台，包括：本体、走行部和如上所述的减振系统；

所述减振系统的液压驱动装置和电动驱动装置并联设置在所述本体与所述走行部之间。

本发明实施例上述第一方面提供的方案中，在确定当前期望驱动力后，首先确定相应的当前液压驱动力，之后通过当前电动补偿力对该当前液压驱动力进行补偿，以保证所输出的总力与当前期望驱动力一致；同时，由于液压驱动力与期望驱动力之间允许具有一定的差值，故不需要液压驱动装置实时调整该液压驱动力，液压驱动装置只需要阶段性提供保持不变的液压驱动力即可，而电动驱动装置同时能够提供在小范围内高频变化电动补偿力，从而有效结合了液压、电动的优点，实现了高功率密度下输出具有高速、高精度的期望驱动力，在可实现高功率密度的同时，能够提高控制精度以及实现快速响应，准确实时跟踪输入到减振系统的期望驱动力。此外，结合电动高速下高效率和液压低速下高效率的特性，还可有效提高复合驱动效率，真正将电动和液压驱动有机集成在一起，实现并联耦合减振。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的减振系统的一种结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的耦合减振的方法的流程图；

图3示出了本发明实施例所提供的电液复合驱动的关系示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的电液复合驱动的另一种关系示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的减振系统中，直线式电动驱动装置的一种结构示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的减振系统的另一种结构示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的减振系统中，旋转式的驱动装置的结构示意图；

图8a示出了本发明实施例所提供减振系统处于斜坡工况的示意图；

图8b示出了本发明实施例所提供减振系统处于侧坡工况的示意图；

图8c示出了本发明实施例所提供减振系统处于连续起伏路面工况的示意图；

图9示出了本发明实施例所提供的一种耦合减振的装置的结构示意图；

图10示出了本发明实施例所提供的用于执行耦合减振的方法的电子设备的结构示意图。

图标：

10-本体、20-走行部、30-液压驱动装置、31-液压缸、32-活塞、33-活塞杆、34-伺服阀、40-电动驱动装置、41-弹性件、42-直线电机、421-动子、422-定子、43-旋转电机、44-主齿轮、45-从齿轮、50-纵臂、51-转轴、1-地面。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的一种减振系统，参见图1所示，包括：液压驱动装置30、电动驱动装置40和处理器；液压驱动装置30与电动驱动装置40并联设置，处理器分别与液压驱动装置30、电动驱动装置相连40，并执行耦合减振的方法，从而生成液压控制信号和电动控制信号。

处理器将生成的液压控制信号发送至液压驱动装置30，将生成的电动控制信号发送至电动驱动装置40；液压驱动装置30根据液压控制信号输出相应的当前液压驱动力；电动驱动装置40根据电动控制信号输出相应的当前电动补偿力。

本发明实施例中，该减振系统的液压驱动装置30和电动驱动装置40并联设置；该液压驱动装置30和电动驱动装置40设置在振源与需要减振的对象之间，以降低振源对该需要减振的对象的影响。参见图1所示，该减振系统可以应用于能够移动的设备上，如车辆；当车辆等设备在地面1上移动时，其走行部20会上下振动，此时振源即为走行部20(如车轮、机器人的移动腿等)，需要减振的对象即为本体10(如车辆底盘、或机器人本体等)，液压驱动装置30和电动驱动装置40并联设置在本体10与走行部20之间，本实施例通过控制该液压驱动装置30和电动驱动装置40即可实现对本体10的减振。具体地，该减振系统可以设置在包括本体10和走行部20的机动平台上，该本体10的高度需要高于走行部20的高度，以使得具有更高高度的本体10不会接触到地面1；且液压驱动装置30和电动驱动装置40也可以对本体10起到一定的支撑作用，将本体10支撑在高于走行部20的位置。

具体地，参见图2所示，本实施例中，确定当前所需的液压驱动力和电动补偿力的耦合减振的方法包括：

步骤201：根据采集到的减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力。

本发明实施例中，该减振系统在移动过程中会具有相应的状态参数，该状态参数用于表示减振系统的发生振动时的物理属性，状态参数具体可以包括走行部加速度(垂向的走行部加速度)、走行部受力、行驶速度中的一项或多项。可选地，该减振系统可以包括传感器，传感器设置在本体10和/或走行部20上，并与处理器连接；该传感器用于采集减振系统的状态参数，并将采集到的状态参数发送至处理器。其中，该传感器具体可以包括加速度计(包括陀螺仪等角加速度检测装置)、力传感器、速度传感器等。

在确定减振系统的状态参数之后，处理器即可确定用于减振的期望驱动力，即当前期望驱动力。具体地，处理器根据减振系统当前的状态参数以及所期望的姿态，可以确定当前所需的期望驱动力。此外，还可以采集地面1的路面状况，根据当前的路面状况来确定所期望的姿态。其中，最优的期望驱动力可通过LQR(linear quadratic regulator，线性二次型调节器)最优控制实时状态反馈获得：U＝K*X。其中，K为全局最优反馈矩阵(比如1*4的矩阵)，X为状态变量(如4*1的矩阵)；此时在线性模型离散化控制过程中，根据设计好的状态观测器实现状态变量在每个采样时间点的观测，然后将获得的状态变量乘以全局最优反馈系数矩阵K获得当前最优控制力U；将计算的最优控制力U作为期望驱动力，即可进行实时最优控制力跟踪。此外，也可以采用其他现有成熟方案确定当前期望驱动力，本实施例对此不做限定。

步骤202：根据当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力，当前期望驱动力与当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内。

本发明实施例中，将液压驱动装置30作为主要的驱动装置，即液压驱动装置30主要负责提供驱动力(即液压驱动力)，特别是期望驱动力较大时，液压驱动力起主要作用。其中，该液压驱动力需要基于当前确定的期望驱动力来确定，且需要保证当前期望驱动力与当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内，即二者之间的差值不要过大。本实施例中，该预设阈值范围为预先设置的一个范围，该范围可以是固定的，也可以是动态可调的；一般情况下，数值0为该预设阈值范围内的一个值，该预设阈值范围例如可以是[0,10N]，[-20N,30N]等，其中的“N”为力的单位“牛顿”。

步骤203：确定当前电动补偿力，当前电动补偿力与当前液压驱动力之和为当前期望驱动力。

本发明实施例中，上述步骤202所确定的当前液压驱动力与当前期望驱动力之间可能存在差值，即当前液压驱动力并不等于当前期望驱动力，本实施例中通过电动驱动的方式提供补偿力，即电动补偿力，当前确定的电动补偿力即为当前电动补偿力。通过当前电动补偿力对当前液压驱动力进行补偿，使得二者之和可以为所需的当前期望驱动力。例如，当前期望驱动力为1000N，而当前液压驱动力为900N，此时可以把当前电动补偿力设为100N，从而实现驱动补偿。

本实施例中，由于液压驱动力与期望驱动力之间允许具有一定的差值，从而在需要减振时，可以不需要液压驱动装置30实时调整该液压驱动力；同时，通过高精度的电动驱动装置40来实时提供电动补偿力，从而可以保证二者所提供的合力与期望驱动力一致。本实施例确定液压驱动力和期望驱动力的一种表现形式可参见图3所示；如图3所示，随着时间t变化，减振系统所需的期望驱动力一直发生变化，但液压驱动力可以在一段时间内保持不变，使得液压驱动装置30不需要实时调整所输出的液压驱动力；同时，电动驱动装置40在很小的范围内实时调整输出的电动补偿力(图3中的阴影部分)，以保证液压驱动装置30和电动驱动装置40所输出的合力大小与期望驱动力相一致。此外，由于力是具有方向的，且液压驱动力和电动补偿力可以为上下方向的力，本实施例以正负号表示力的方向，例如向上的力为正，向下的力为负；相应地，液压驱动装置30和电动驱动装置40所输出力也分正负，图4以电动补偿力可以为负为例示出。

虽然液压驱动装置30难以实现高频响应，而电动驱动装置40难以同时实现大功率和高功率密度，高频下难以实现高转矩响应；但本实施例中利用具有高功率密度的液压驱动装置30提供阶段性不变的液压驱动力，同时利用电动驱动装置40提供在小范围内高频变化电动补偿力，从而可以不需要液压驱动装置30高频响应，也不需要电动驱动装置40在高频下实现高转矩响应，从而有效规避掉液压驱动装置30和电动驱动装置40的缺点，综合利用液压驱动装置30和电动驱动装置40的优点，在宽频带下实现输出期望驱动力，且输出的期望驱动力具有高速、高精度、高功率密度的特性，能够实现有效地耦合减振。且结合电动高速下高效率和液压低速下高效率的特性，还可有效提高复合驱动效率，能够优化能量代价函数(COT，cost of transport)。

此外，基于电动驱动本身的特性，电动驱动装置40很难实现高频下的高转矩响应或高功率响应，但其可以在较低的转矩范围(或功率范围)内实现高频响应，即电动驱动装置可以在较小的范围内提供高频变化的力；在设置上述的预设阈值范围时，可以基于电动驱动装置40所能提供的补偿力的大小而确定。例如，电动驱动装置40在提供的力在[-200N，200N]之前时可以保证高速、高精度，此时可以把该功预设阈值范围设为[-200N，200N]，或者[-180N，180N]等。

步骤204：根据当前液压驱动力生成液压控制信号，根据当前电动补偿力生成电动控制信号；液压控制信号用于控制液压驱动装置输出当前液压驱动力，电动控制信号用于控制电动驱动装置输出当前电动补偿力。

本发明实施例中，在确定当前液压驱动力和当前电动补偿力之后，处理器即可生成相应的控制信号来分别控制液压驱动装置30和电动驱动装置40，使得液压驱动装置30根据液压控制信号输出相应的当前液压驱动力；电动驱动装置40根据电动控制信号输出相应的当前电动补偿力，从而在振源与需要减振的对象之间提供所需的当前期望驱动力。

本实施例中，若该减振系统的振源振动明显，例如安装有该减振系统的车辆快速经过崎岖的路面1时，该减振系统可以基于电动与液压作动特点并联耦合输出。具体地，以车辆等轮式移动系统快速经过崎岖的路面1为例，液压驱动装置30可以有效平衡冲击与负载，以低速响应，主动调节车高等姿态参数，提升车辆通过性与路面适应能力；同时，以液压驱动力为基础驱动，电动驱动装置40以宽频带、高精度响应电动补偿力，能够耗散路面激励能量，可以提升复杂路面条件下高速行驶性能，能提高悬架系统的减振效果，实现有效抑振。

本发明实施例提供的一种减振系统，设有并联的液压驱动装置30和电动驱动装置40，处理器在确定当前期望驱动力后，首先确定相应的当前液压驱动力，之后通过当前电动补偿力对该当前液压驱动力进行补偿，以保证所输出的总力与当前期望驱动力一致；同时，由于液压驱动力与期望驱动力之间允许具有一定的差值，故不需要液压驱动装置30实时调整该液压驱动力，液压驱动装置30只需要阶段性提供保持不变的液压驱动力即可，而电动驱动装置40同时能够提供在小范围内高频变化电动补偿力，从而有效结合了液压、电动的优点，实现了高功率密度下输出具有高速、高精度的期望驱动力，在可实现高功率密度的同时，能够提高控制精度以及实现快速响应，准确实时跟踪输入到该系统的期望驱动力。此外，结合电动高速下高效率和液压低速下高效率的特性，还可有效提高复合驱动效率，真正将电动和液压驱动有机集成在一起，实现并联耦合减振。

在上述实施例的基础上，处理器执行的上述步骤202“根据当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力”具体包括：

步骤A1：若当前期望驱动力与历史液压驱动力之间的差值在预设阈值范围内，保持液压驱动力不变；历史液压驱动力为之前确定的液压驱动力。

本发明实施例中，如果当前期望驱动力与之前的历史液压驱动力之间的差值在预设阈值范围内，说明该当前期望驱动力与之前的期望驱动力变化不大，此时若液压驱动装置30保持输出的液压驱动力不变，即将历史液压驱动力作为当前液压驱动力，则当前期望驱动力与当前液压驱动力之间的差值仍然在预设阈值范围内，可以通过电动补偿的方式实现耦合减振。本实施例中，通过保持液压驱动力不变，可以有效降低液压驱动装置30的响应频率，尽量避免液压驱动装置30高频响应。其中，该历史液压驱动力具体可以为上一状态确定的液压驱动力。

此外，上述步骤202“根据当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力”也可以包括：

步骤A2：若当前期望驱动力与历史液压驱动力之间的差值超出预设阈值范围，重新确定当前液压驱动力，使得当前期望驱动力与当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内。

本发明实施例中，若当前期望驱动力与历史液压驱动力之间的差值超出预设阈值范围，则说明期望驱动力的变化较大，若继续以电动补偿的方式，则需要电动驱动装置40从输出较小的电动补偿力改为输出较大的电动补偿力(或者反过来)，但高转矩响应带宽较差的电动驱动装置40难以实现上述需求，即使可以实现也存在功耗较大的问题；本实施例通过重新确定当前液压驱动力，使得当前期望驱动力与当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内，通过调整液压控制装置30的方式即可实现对输出合力的适应性调整。此外，与传统阀控或泵控的液压控制方式相比，本实施例只有在差值超过预设阈值范围时才调整液压驱动力，可以减少液压驱动装置30的调整次数，伺服阀不需要高频响应，对伺服阀性能要求降低，液压控制装置30能耗也将大幅降低，系统效率得到提升。

可选地，上述步骤A2“重新确定当前液压驱动力”具体可以包括：

步骤A21：确定期望驱动力变化率，期望驱动力变化率为当前期望驱动力与之前确定的历史期望驱动力之间在时间上的变化率。

步骤A22：若期望驱动力变化率为正，在历史液压驱动力的基础上增加第一差值以确定当前液压驱动力，第一差值与期望驱动力变化率之间为正相关关系。

步骤A23：若期望驱动力变化率为负，在历史液压驱动力的基础上减少第二差值以确定当前液压驱动力，第二差值与期望驱动力变化率之间为负相关关系。

本发明实施例中，在需要重新确定当前液压驱动力时，基于期望驱动力在时间上的变化率(即期望驱动力变换率)来对液压驱动力进行调整。具体地，若期望驱动力变化率为正，说明所需的期望驱动力在增大，此时需要增加液压驱动力，即在之前的历史液压驱动力的基础上增加第一差值对应的力；同时，该期望驱动力变化率越大，说明期望驱动力的增幅越明显，此时越需要增幅更大的液压驱动力，即第一差值与期望驱动力变化率之间为正相关关系。此外可选地，该期望驱动力变化率越大，所确定的当前液压驱动力与当前期望驱动力之间的差值也越大，以尽量保证本次确定的当前期望驱动力也符合下一次确定的期望驱动力，即二者之间的差值在预设阈值范围内，从而尽可能减少调整液压驱动力的频率。例如，预设阈值范围为[0,100N]，若当前期望驱动力为1000N，且变化率较小，此时可以把当前液压驱动力设为1000N或1010N等；若变化率较大，则可以把当前液压驱动力设为1050N或1080N，甚至1100N等。

相反地，若期望驱动力变化率为负，则需要减少当前液压驱动力，如减少第二差值，且该第二差值与期望驱动力变化率之间为负相关关系，即期望驱动力变化率越小，由于其为负，说明期望驱动力的变化程度越大，此时也需要变化程度较大液压驱动力，故第二差值较大。此外，该期望驱动力变化率越小，所确定的当前液压驱动力与当前期望驱动力之间的差值(即当前液压驱动力减去当前期望驱动力所得到的值)也越小。通过上述确定当前液压驱动力的过程，可以比较准确地调整液压驱动力，且调整后的液压驱动力能够更好地随期望驱动力进行调整，能够减少调整液压驱动力的频率。

在上述实施例的基础上，该处理器所执行的耦合减振的方法还包括如下的步骤B1和/或步骤B2：

步骤B1：若根据采集到的减振系统的状态参数确定当前不需要电动补偿力时，控制电动驱动装置转换为馈能模式；位于馈能模式下的电动驱动装置用于响应本身的位移而发电。

步骤B2：若根据采集到的减振系统的状态参数确定当前不需要液压驱动力时，停止液压驱动装置主动驱动，并生成用于调整液压驱动装置的伺服阀的调整信号，调整信号用于调整流过伺服阀的液压油的流量，以使所述液压驱动装置阻尼连续可调进行减振。

本发明实施例中，在振源振动明显的情况下，处理器通过输出液压驱动力和电动补偿力可以实现有效抑振，例如使得车辆较平稳地通过崎岖的路面；在振源振动不明显时，也可以执行上述的抑振过程。或者，电动和液压只部分工作，甚至都不工作。本实施例中，如上述步骤B2所示，若根据采集到的减振系统的状态参数确定当前所需的期望驱动力较小，此时只需要电动补偿力即可，而不需要液压驱动力时，此时可以停止液压驱动装置30主动驱动，即液压驱动装置30不工作；同时，处理器可以生成用于调整液压驱动装置30的伺服阀的调整信号，以调整流过伺服阀的液压油的流量。

具体地，如图1所示，该减振系统的液压驱动装置30和电动驱动装置40可以直接调整本体10与走行部20之间距离，即液压驱动装置30为提供上下方向的液压驱动力的直线式液压驱动装置，电动驱动装置40为提供上下方向的电驱动力的直线式电动驱动装置；即通过上下方向的液压驱动力以及电动补偿力直接调整本体10与走行部20之间距离。其中，直线式液压驱动装置30包括：液压缸31、活塞32和活塞杆33；活塞32设置在液压缸31内，活塞杆33的一端与活塞32相连，通过调整液压缸31内液压油的量即可调整活塞32在液压缸31内的位置。其中，液压缸31设置在本体10上，活塞杆33的另一端设置在走行部20上；或者，如图1所示，液压缸31设置在走行部20上，活塞杆33的另一端设置在本体10上。此外，如图1所示，直线式液压驱动装置30还包括：伺服阀34；伺服阀34与液压缸31相连通，用于调整液压缸31内液压油的流量。本发明实施例中，通过该伺服阀34可以调整液压油的流量，从而可以调整液压油的压力。

本发明实施例中，液压驱动装置30在需要提供液压驱动力时，处理器通过控制液压缸31内的液压油即可对活塞杆33施加相应的驱动力，且通过移动液压缸31内活塞32的位置即可调整本体10与走行部20之间的距离。在不需要提供液压驱动力时，液压驱动装置30不主动减振，而是通过处理器只调整该伺服阀34的大小，从而可以调整流过伺服阀的液压油的流量，使所述液压驱动装置阻尼连续可调进行减振；当走行部20发生上下振动时，液压缸31内的液压油会被动地通过伺服阀34，从而可以提供阻尼力以避免本体10剧烈振动。其中，流过伺服阀34的液压油的流量越大，液压驱动装置30提供的阻尼力越小，流量越小，阻尼力越大。

同样地，如上述步骤B1所示，若当前振动不明显，且根据采集到的减振系统的状态参数确定当前不需要高频地调整期望驱动力，则此时不需要电动补偿力，本实施例中将电动驱动装置40转换为馈能模式，使得电动驱动装置40响应本身的位移时可以发电。具体地，若电动驱动装置40为提供上下方向的电驱动力的直线式电动驱动装置，参见图5所示，该直线式电动驱动装置包括弹性件41和直线电机42，直线电机42的动子421与弹性件41的一端相连。其中，直线电机42的定子422固定设置在本体10上，弹性件41的另一端与走行部20相连；或者，直线电机42的定子422固定设置在走行部20上，弹性件41的另一端与本体10相连。

本发明实施例中，弹性件41具体可以为弹簧等结构，可以在本体10振动过程中提供弹性刚度，起到一定的减振效果。该直线电机42包括可动的动子421和固定的定子422，其中，直线电机42的初级为定子422、次级为动子421，或者初级为动子421、次级为定子422，图5中以初级为定子422、次级为动子421为例示出。此外，弹性件41和动子421作为一个结构、定子422作为另一个结构，二者分别固定在本体10或走行部20上，使得二者之间具有可调位移；在直线式电动驱动装置40需要工作时，直线电机42可以驱动动子421上下移动，从而能够提供垂向的电驱动力。图5中以定子422固定在本体10上、弹性件41固定在走行部20上为例示出。

以图5所示结构为例，当电动驱动装置40需要提供电动补偿力时，定子422可以向动子421提供上下方向的力，该力即可作为电动补偿力。图5中，本体10会限制动子421的上端，此时电动驱动装置40只能提供向下的电动补偿力。可选地，动子431的另一端(上端)也可通过另一弹性件与本体10相连，此时定子422即也能提供向上的电动补偿力。

在不需要电动驱动装置40提供电动补偿力时，该电动驱动装置40可以工作在馈能模式，即电动驱动装置40相当于发电机。具体地，如图5所示，在走行部20上下振动时，动子421也会被动地上下往复移动，使得电动驱动装置40以发电机发电的形式存储电能；同时，馈能过程也可以提供与动子421移动方向相反的阻尼力，从而也能够耗散路面激励能量，使得能量代价函数更优，能够提高能量效率。

本发明实施例中，在不需要液压和/或电动提供力时，相应的驱动装置可以不主动减振，而是通过产生抑制阻尼力的方式实现无源减振；电动驱动装置40也可以工作在馈能模式下，能进一步提高能量效率。

在上述实施例的基础上，参见图1所示，该减振系统还可以设置在具有纵臂50的机动平台上。该纵臂50的一端与本体10转动连接，纵臂50的另一端与走行部20转动连接；液压驱动装置30和电动驱动装置40均设置在本体10与纵臂50之间，用于调整纵臂50的倾斜角度。当该机动平台还包括纵臂50时，该减振系统也可以采用直线式的液压驱动装置30和电动驱动装置40，如图1所示。或者，如图6所示，也可以采用旋转式的液压驱动装置30和电动驱动装置40，即液压驱动装置30可以是旋转式液压驱动装置30，电动驱动装置40可以是旋转式电动驱动装置40。

本发明实施例中，旋转式液压驱动装置30设置在纵臂50的转轴51处，以施加扭矩的方式提供液压驱动力。参见图6和图7所示，纵臂50通过转轴51与本体10或走行部20转动连接，图6以本体10处的转轴51为例说明。具体地，该旋转式液压驱动装置30包括：液压装置和直线转旋转机构；其中，液压装置与直线转旋转机构的一端传动连接，用于向直线转旋转机构提供直线位移；直线转旋转机构的另一端与纵臂50的转轴51传动连接，用于将直线位移转换为纵臂50的旋转位移。

本实施例中，液压装置可以为传统的液压系统，如图1所示的直线式的液压驱动装置，通过可移动的活塞杆提供直线位移。该直线转旋转机构用于把直线位移转换为旋转位移，其具体可以为曲柄滑块机构、凸轮机构、齿条加齿轮的机构等，本实施例对直线转旋转机构的具体结构不做限定。通过该直线转旋转机构，可以把液压装置的直线位移转换为纵臂50的旋转位移，从而可以为纵臂50施加扭矩，使得纵臂50沿转轴51发生转动，从而改变该纵臂50的倾斜角度，进而调整本体10与走行部20之间的距离。

可选地，旋转式电动驱动装置40设置在纵臂50的转轴51处，以施加扭矩的方式提供电驱动力。如图7所示，图7沿转轴51的轴向示出了图6的A处详细结构示意图，该旋转式电动驱动装置40包括：旋转电机43；旋转电机43与纵臂50的转轴51传动连接。本发明实施例中，旋转电机43可以直接为纵臂50施加扭矩，从而提供驱动该纵臂50围绕转轴51转动的电驱动力，其同样可以改变纵臂50的倾斜角度。具体地，如图7所示，转轴51上固定设有从齿轮45，且从齿轮45与主齿轮44啮合；该旋转电机43可以带动主齿轮44转动，进而带动从齿轮45和转轴51转动，从而带动纵臂50转动。可选地，该旋转式电动驱动装置40具体可以为串联弹性驱动器(SEA，Series Elastic Actuator)。

本领域技术人员可以理解，并联设置的液压驱动装置30和电动驱动装置40可以均为直线式的结构(如图1所示的结构)，也可以均为旋转式的结构(如图6和7所示的结构)；此外，二者也可以采用不同形式的结构，如液压驱动装置30为直线式液压驱动装置，电动驱动装置40为旋转式电动驱动装置；或者，液压驱动装置30为旋转式液压驱动装置，电动驱动装置40直线式电动驱动装置。

在上述实施例的基础上，该减振系统还可以用于实现驱动，以使得该减振系统可以适用于更复杂的工况场景。具体地，处理器所执行的上述步骤201“根据采集到的减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力”具体包括：

步骤C1：采集当前的路面信息，并根据所述路面信息确定当前的行驶工况。

本发明实施例中，减振系统可以设置在可移动的设备上，该设备在路面上移动时，可以根据传感器系统采集当前的路面信息；其中，该传感器系统可以包括视觉感知传感器、车辆惯性单元IMU、GPS、里程计、加速度传感器等，根据该传感器系统可以确定路面状况、是否存在障碍物等路面信息，从而确定当前的行驶工况，该行驶工况包括正常路面行驶时的正常工况、以及在崎岖路面行驶时的待驱动工况。

步骤C2：若所述行驶工况为待驱动工况时，采集所述减振系统的状态参数，驱动调整本体与走行部之间的距离，并根据采集到的减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力；其中，所述待驱动工况包括斜坡、侧坡、连续起伏路面中的一种或多种。

本发明实施例中，若减振系统当前为斜坡、侧坡、连续起伏路面等待驱动工况时，减振系统可能存在倾斜或来回振荡的问题，本实施例通过驱动的方式以解决该问题。以减振系统设置在车辆上为例，如图8a所示，若车辆行驶在斜坡上，会导致车辆前后高度不同；如图8b所示，若车辆行驶在侧坡上，会导致车辆左右高度不同；如图8c所示，若车辆行驶在连续起伏的路面，则会导致车辆上下来回移动，从而影响乘坐该车辆的乘坐舒适性。本实施例中，根据采集到的状态参数来执行驱动操作，从而可以调整机动平台的本体10与走行部20之间的距离，使得即使走行部20位于倾斜的、或者起伏的路面时，本体10也能比较好地位于比较平稳的状态。同时，根据采集到的减振系统的状态参数还可以确定当前期望驱动力，即执行上述的步骤201，实现较好地减振效果。

本实施例中，由于液压驱动装置30可以提供较大的液压驱动力，主要可以由液压驱动装置30来调整本体10与走行部20之间的距离、或者调整纵臂50的倾斜角度等；由电动驱动装置40实现补偿调整，实现耦合驱动。此外，在斜坡等工况下，可以先驱动调整，再实现减振，即当前期望驱动力主要用于实现减振；而在连续起伏路面的工况下，可以确定能够同时实现驱动和减振的期望驱动力，基于该期望驱动力来调整本体10与走行部20之间的距离，同时实现耦合减振，即当前期望驱动力用于驱动和减振。本实施例通过驱动加减振的方式，使得减振系统可以更好地适应于斜坡、侧坡、连续起伏路面等比较复杂的工况，可以有效避免本体10发生倾斜或起伏等，进一步提高减振效果。

本发明实施例提供的一种减振系统，设有并联的液压驱动装置30和电动驱动装置40，处理器在确定当前期望驱动力后，首先确定相应的当前液压驱动力，之后通过当前电动补偿力对该当前液压驱动力进行补偿，以保证所输出的总力与当前期望驱动力一致；同时，由于液压驱动力与期望驱动力之间允许具有一定的差值，故不需要液压驱动装置30实时调整该液压驱动力，液压驱动装置30只需要阶段性提供保持不变的液压驱动力即可，而电动驱动装置40同时能够提供在小范围内高频变化电动补偿力，从而有效结合了液压、电动的优点，能够输出具有高速、高精度、高功率密度的期望驱动力，在可实现高功率密度的同时，能够提高控制精度以及实现快速响应。此外，结合电动高速下高效率和液压低速下高效率的特性，还可有效提高复合驱动效率，真正将电动和液压驱动有机集成在一起，实现并联耦合减振。在不需要液压和/或电动提供力时，相应的驱动装置可以不主动减振，而是通过产生抑制阻尼力的方式实现无源减振；电动驱动装置40也可以工作在馈能模式下，能进一步提高能量效率。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种机动平台，如图1所示，该机动平台包括：本体10、走行部20和如上述任意一项实施例提供的减振系统，即包括液压驱动装置30、电动驱动装置40和处理器。其中，减振系统的液压驱动装置30和电动驱动装置40并联设置在本体10与走行部20之间。此外，本体10的高度高于走行部20的高度，以使得具有更高高度的本体10不会接触到地面1。

本发明实施例中，该本体10为需要减振的对象，走行部20是为该机动平台提供移动性能的部件，且走行部20在移动过程中会发生振动。该本体10具体可以为车架、车辆底盘、机器人本体等，走行部20具体可以轮式结构的车轮、或者关节结构的机械腿等。减振系统对本体10实现减振的原理具体可参见上述实施例的描述，此处不做赘述。

可选地，如图1所示，该机动平台还包括：纵臂50；纵臂50的一端与本体10转动连接，纵臂50的另一端与走行部20转动连接；液压驱动装置30和电动驱动装置40均设置在本体10与纵臂50之间，用于调整纵臂50的倾斜角度。该机动平台设有纵臂50时，减振系统的减振原理也可参见上述实施例的相关描述，此处同样不做赘述。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种耦合减振的方法，用于控制具有并联设置的液压驱动装置和电动驱动装置的减振系统，如上述实施例所提供的减振系统。其中，该耦合减振的方法具体包括上述的步骤201-204，此处对该方法的详细过程不做赘述。

可选地，在上述耦合减振的方法中，上述步骤“根据当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力”具体可以包括：上述的步骤A1和/或步骤A2。

此外，上述步骤A2“重新确定当前液压驱动力”包括上述步骤A21-A23。

可选地，该耦合减振的方法还可以包括上述的步骤B1和/或步骤B2。

本发明实施例提供的一种耦合减振的方法，在确定当前期望驱动力后，首先确定相应的当前液压驱动力，之后通过当前电动补偿力对该当前液压驱动力进行补偿，以保证所输出的总力与当前期望驱动力一致；同时，由于液压驱动力与期望驱动力之间允许具有一定的差值，故不需要液压驱动装置30实时调整该液压驱动力，液压驱动装置30只需要阶段性提供保持不变的液压驱动力即可，而电动驱动装置40同时能够提供在小范围内高频变化电动补偿力，从而有效结合了液压、电动的优点，能够输出具有高速、高精度、高功率密度的期望驱动力，在可实现高功率密度的同时，能够提高控制精度以及实现快速响应。此外，结合电动高速下高效率和液压低速下高效率的特性，还可有效提高复合驱动效率，真正将电动和液压驱动有机集成在一起，实现并联耦合减振。在不需要液压和/或电动提供力时，相应的驱动装置可以不主动减振，而是通过产生抑制阻尼力的方式实现无源减振；电动驱动装置40也可以工作在馈能模式下，能进一步提高能量效率。

本发明实施例提供的耦合减振的方法也可以通过相应的装置实现，下面详细介绍该装置的结构和功能。

本发明实施例提供的耦合减振的装置设置在具有并联设置的液压驱动装置和电动驱动装置的减振系统内，参见图9所示，所述装置包括：

期望驱动力确定模块81，用于根据采集到的所述减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力；

液压驱动力确定模块82，用于根据所述当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力，所述当前期望驱动力与所述当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内；

电动补偿力确定模块83，用于确定当前电动补偿力，所述当前电动补偿力与所述当前液压驱动力之和为所述当前期望驱动力；

控制模块84，用于根据所述当前液压驱动力生成液压控制信号，根据所述当前电动补偿力生成电动控制信号；所述液压控制信号用于控制所述液压驱动装置输出所述当前液压驱动力，所述电动控制信号用于控制所述电动驱动装置输出所述当前电动补偿力。

在上述实施例的基础上，所述液压驱动力确定模块82根据所述当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力包括：

若所述当前期望驱动力与历史液压驱动力之间的差值在所述预设阈值范围内，保持液压驱动力不变；所述历史液压驱动力为之前确定的液压驱动力。

在上述实施例的基础上，所述液压驱动力确定模块82根据所述当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力包括：

若所述当前期望驱动力与历史液压驱动力之间的差值超出所述预设阈值范围，重新确定当前液压驱动力，使得所述当前期望驱动力与所述当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内。

在上述实施例的基础上，所述液压驱动力确定模块82重新确定当前液压驱动力包括：

确定期望驱动力变化率，所述期望驱动力变化率为当前期望驱动力与之前确定的历史期望驱动力之间在时间上的变化率；

若所述期望驱动力变化率为正，在所述历史液压驱动力的基础上增加第一差值以确定当前液压驱动力，所述第一差值与所述期望驱动力变化率之间为正相关关系；

若所述期望驱动力变化率为负，在所述历史液压驱动力的基础上减少第二差值以确定当前液压驱动力，所述第二差值与所述期望驱动力变化率之间为负相关关系。

在上述实施例的基础上，该装置还包括：馈能模块；

所述馈能模块用于：若根据采集到的所述减振系统的状态参数确定当前不需要电动补偿力时，控制所述电动驱动装置转换为馈能模式；位于所述馈能模式下的所述电动驱动装置用于响应本身的位移而发电。

在上述实施例的基础上，该装置还包括：调整模块；

所述调整模块用于若根据采集到的所述减振系统的状态参数确定当前不需要液压驱动力时，停止所述液压驱动装置主动驱动，并生成用于调整所述液压驱动装置的伺服阀的调整信号，所述调整信号用于调整流过所述伺服阀的液压油的流量。

本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，其包含用于执行上述的耦合减振的方法的程序，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的方法。

其中，所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器(NANDFLASH)、固态硬盘(SSD))等。

图10示出了本发明的另一个实施例的一种电子设备的结构框图。所述电子设备1100可以是具备计算能力的主机服务器、个人计算机PC、或者可携带的便携式计算机或终端等。本发明具体实施例并不对电子设备的具体实现做限定。

该电子设备1100包括至少一个处理器(processor)1110、通信接口(Communications Interface)1120、存储器(memory array)1130和总线1140。其中，处理器1110、通信接口1120、以及存储器1130通过总线1140完成相互间的通信。

通信接口1120用于与网元通信，其中网元包括例如虚拟机管理中心、共享存储等。

处理器1110用于执行程序。处理器1110可能是一个中央处理器CPU，或者是专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

存储器1130用于可执行的指令。存储器1130可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器1130也可以是存储器阵列。存储器1130还可能被分块，并且所述块可按一定的规则组合成虚拟卷。存储器1130存储的指令可被处理器1110执行，以使处理器1110能够执行上述任意方法实施例中的耦合减振的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的实施方式，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种耦合减振的方法，其特征在于，用于控制具有并联设置的液压驱动装置和电动驱动装置的减振系统，所述方法包括：

根据采集到的所述减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力；

根据所述当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力，所述当前期望驱动力与所述当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内；

确定当前电动补偿力，所述当前电动补偿力与所述当前液压驱动力之和为所述当前期望驱动力；

根据所述当前液压驱动力生成液压控制信号，根据所述当前电动补偿力生成电动控制信号；所述液压控制信号用于控制所述液压驱动装置输出所述当前液压驱动力，所述电动控制信号用于控制所述电动驱动装置输出所述当前电动补偿力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力包括：

若所述当前期望驱动力与历史液压驱动力之间的差值在所述预设阈值范围内，保持液压驱动力不变；所述历史液压驱动力为之前确定的液压驱动力。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力包括：

若所述当前期望驱动力与历史液压驱动力之间的差值超出所述预设阈值范围，重新确定当前液压驱动力，使得所述当前期望驱动力与所述当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述重新确定当前液压驱动力包括：

确定期望驱动力变化率，所述期望驱动力变化率为当前期望驱动力与之前确定的历史期望驱动力之间在时间上的变化率；

若所述期望驱动力变化率为正，在所述历史液压驱动力的基础上增加第一差值以确定当前液压驱动力，所述第一差值与所述期望驱动力变化率之间为正相关关系；

若所述期望驱动力变化率为负，在所述历史液压驱动力的基础上减少第二差值以确定当前液压驱动力，所述第二差值与所述期望驱动力变化率之间为负相关关系。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若根据采集到的所述减振系统的状态参数确定当前不需要电动补偿力时，控制所述电动驱动装置转换为馈能模式；位于所述馈能模式下的所述电动驱动装置用于响应本身的位移而发电。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，还包括：

若根据采集到的所述减振系统的状态参数确定当前不需要液压驱动力时，停止所述液压驱动装置主动驱动，并生成用于调整所述液压驱动装置的伺服阀的调整信号，所述调整信号用于调整流过所述伺服阀的液压油的流量，使所述液压驱动装置阻尼连续可调进行减振。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据采集到的所述减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力，包括：

采集当前的路面信息，并根据所述路面信息确定当前的行驶工况；

若所述行驶工况为待驱动工况时，采集所述减振系统的状态参数，驱动调整所述减振系统的本体与走行部之间的距离，并根据采集到的所述减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力；其中，所述待驱动工况包括斜坡、侧坡、连续起伏路面中的一种或多种。

8.一种耦合减振的装置，其特征在于，设置在具有并联设置的液压驱动装置和电动驱动装置的减振系统内，所述装置包括：

期望驱动力确定模块，用于根据采集到的所述减振系统的状态参数，确定当前期望驱动力；

液压驱动力确定模块，用于根据所述当前期望驱动力确定相应的当前液压驱动力，所述当前期望驱动力与所述当前液压驱动力的差值在预设阈值范围内；

电动补偿力确定模块，用于确定当前电动补偿力，所述当前电动补偿力与所述当前液压驱动力之和为所述当前期望驱动力；

控制模块，用于根据所述当前液压驱动力生成液压控制信号，根据所述当前电动补偿力生成电动控制信号；所述液压控制信号用于控制所述液压驱动装置输出所述当前液压驱动力，所述电动控制信号用于控制所述电动驱动装置输出所述当前电动补偿力。

9.一种减振系统，其特征在于，包括：液压驱动装置、电动驱动装置和处理器；所述液压驱动装置与所述电动驱动装置并联设置，所述处理器分别与所述液压驱动装置、所述电动驱动装置相连，并用于执行权利要求1-7任意一项所述的耦合减振的方法；

所述处理器将生成的液压控制信号发送至所述液压驱动装置，将生成的电动控制信号发送至电动驱动装置；

所述液压驱动装置根据所述液压控制信号输出相应的当前液压驱动力；

所述电动驱动装置根据所述电动控制信号输出相应的当前电动补偿力。

10.根据权利要求9所述的减振系统，其特征在于，还包括传感器；

所述传感器与所述处理器相连，用于将采集到的状态参数发送至所述处理器。

11.一种机动平台，其特征在于，包括：本体、走行部和如权利要求9或10所述的减振系统；

所述减振系统的液压驱动装置和电动驱动装置并联设置在所述本体与所述走行部之间。

12.根据权利要求11所述的机动平台，其特征在于，还包括：纵臂；

所述纵臂的一端与所述本体转动连接，所述纵臂的另一端与所述走行部转动连接；

所述液压驱动装置和所述电动驱动装置均设置在所述本体与所述纵臂之间，用于调整所述纵臂的倾斜角度。

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