CN117002201A - 车辆悬架的控制方法、装置、车辆及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆悬架的控制方法、装置、车辆及介质，车辆悬架的控制方法包括：确定车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度，将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值，根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制。根据本发明的车辆悬架的控制方法、装置、车辆及介质，能够通过相位补偿的方式保证减振器的阻尼系数更加匹配车辆的行驶路面，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆悬架技术领域，尤其涉及一种车辆悬架的控制方法、装置、车辆及介质。
背景技术
车辆悬架系统连接车轮和车身，其主要由悬架弹簧、减振器以及导向机构这三部分组成，其承担着隔振和传力的作用，决定了车身的动力学性能。在相关技术中，车辆悬架设计方案包括被动悬架方案、半主动悬架方案和主动悬架方案，其中，被动悬架方案的减振器阻尼系数一旦确定，将不能二次调节，不能兼顾舒适性和操作稳定性；半主动悬架方案和主动悬架方案能够通过直接或间接调控阻尼系数或作动力大小等参数来调节车辆悬架的软硬，进而提高车辆的舒适性和操作稳定性。但是，相关技术中的半主动悬架的参数调控不够精准，从而导致半主动悬架无法较好地保证车辆的舒适性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种车辆悬架的控制方法，该方法能够通过相位补偿的方式保证减振器的阻尼系数更加匹配车辆的行驶路面，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种车辆。
本发明的第四个目的在于提出一种车辆悬架的控制装置。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种车辆悬架的控制方法，车辆悬架的控制方法包括：确定车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度；将所述车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得所述相位补偿函数的输出值；根据所述输出值和所述车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数；根据所述阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制。
根据本发明实施例的车辆悬架的控制方法，将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值，进而根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，并根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制，从而能够通过相位补偿的方式保证减振器的阻尼系数更加匹配车辆的行驶路面，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
在本发明的一些实施例中，所述确定车轮的车身投影点的垂向速度，包括：确定车身质心的簧上垂向加速度、侧倾角速度和俯仰角速度；根据整车垂向动力学模型确定所述车轮的车身投影点相对所述车身质心的第一坐标和第二坐标；根据所述簧上垂向加速度、所述侧倾角速度、所述俯仰角速度、所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述车轮的车身投影点的垂向速度。
在本发明的一些实施例中，所述车轮的车身投影点的垂向速度通过以下公式计算：其中，/>为所述车轮的车身投影点的垂向速度，/>为所述簧上垂向加速度，w1为所述俯仰角速度，Xi为所述第一坐标，w2为所述侧倾角速度，Yi为所述第二坐标。
在本发明的一些实施例中，确定车辆悬架的行程速度，包括：采集悬架行程传感器信号，并对所述悬架行程传感器信号进行微分处理，以得到所述车辆悬架的行程速度。
在本发明的一些实施例中，所述相位补偿函数的传递函数为Gw(s)＝s+a或其中，Gw(s)为所述相位补偿函数的传递函数，s为拉普拉斯算子，a、b、c、d为传递函数的系数，w0为角频率。
在本发明的一些实施例中，所述根据所述输出值和所述车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，包括：计算所述输出值和所述车辆悬架的行程速度的乘积；在所述乘积为正数时，将最大阻尼系数作为所述减振器的阻尼系数；在所述乘积为非正数时，将最小阻尼系数作为所述减振器的阻尼系数。
在本发明的一些实施例中，所述根据所述输出值和所述车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，包括：计算所述输出值和所述车辆悬架的行程速度的乘积；在所述乘积为正数时，根据所述输出值、所述车辆悬架的行程速度、第一预设参数和最大阻尼系数计算所述减振器的阻尼系数；在所述乘积为非正数时，将最小阻尼系数作为所述减振器的阻尼系数。
在本发明的一些实施例中，所述根据所述输出值和所述车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，包括：根据最大阻尼系数和最小阻尼系数确定阻尼系数取值范围；建立所述阻尼系数取值范围中每个阻尼系数与预设数值范围中每个数值的对应关系；根据所述输出值、所述车辆悬架的行程速度、第二预设参数和第三预设参数计算当前数值；根据所述当前数值和所述对应关系确定所述减振器的阻尼系数。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有车辆悬架的控制程序，该车辆悬架的控制程序被处理器执行时实现上述任一实施例的车辆悬架的控制方法。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值，进而根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，并根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制，从而能够通过相位补偿的方式保证减振器的阻尼系数更加匹配车辆的行驶路面，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种车辆，该车辆包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的车辆悬架的控制程序，所述处理器执行所述车辆悬架的控制程序时，实现上述任一实施例的车辆悬架的控制方法。
根据本发明实施例的车辆，将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值，进而根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，并根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制，从而能够通过相位补偿的方式保证减振器的阻尼系数更加匹配车辆的行驶路面，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种车辆悬架的控制装置，该车辆悬架的控制装置包括：第一确定模块，用于确定车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度；获得模块，用于将所述车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得所述相位补偿函数的输出值；第二确定模块，用于根据所述输出值和所述车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数；控制模块，用于根据所述阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制。
根据本发明实施例的车辆悬架的控制装置，将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值，进而根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，并根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制，从而能够通过相位补偿的方式保证减振器的阻尼系数更加匹配车辆的行驶路面，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的车辆悬架的控制方法的流程示意图；
图2是根据本发明一个实施例的车辆悬架的控制方法的控制效果示意图；
图3是根据本发明另一个实施例的车辆悬架的控制方法的流程示意图；
图4是根据本发明一个实施例的车辆悬架的控制方法的整车垂向动力学模型的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的车辆悬架的控制方法的相位补偿函数的相频特性图；
图6是根据本发明另一个实施例的车辆悬架的控制方法的流程示意图；
图7是根据本发明一个实施例的车辆悬架的控制方法的开关型改进天棚控制算法的控制效果示意图；
图8是根据本发明另一个实施例的车辆悬架的控制方法的流程示意图；
图9是根据本发明另一个实施例的车辆悬架的控制方法的流程示意图；
图10是根据本发明一个实施例的车辆悬架的控制方法的连续平滑性天棚控制算法的相频特性图；
图11是根据本发明一个实施例的车辆的结构框图；
图12是根据本发明一个实施例的车辆悬架的控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为清楚说明本发明实施例的车辆悬架的控制方法、装置、车辆及介质，下面结合图1所示的车辆悬架的控制方法的流程示意图进行描述。如图1所示，本发明实施例的车辆悬架的控制方法包括以下步骤：
S11：确定车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度；
S13：将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值；
S15：根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数；
S17：根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制。
根据本发明实施例的车辆悬架的控制方法，将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值，进而根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，并根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制，从而能够通过相位补偿的方式保证减振器的阻尼系数更加匹配车辆的行驶路面，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
可以理解，在相关技术中，半主动悬架的控制算法包括天棚控制算法和加速度阻尼控制算法，其中，天棚控制算法基于车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度进行车辆悬架控制，加速度阻尼控制算法基于车轮的车身投影点的垂向加速度和车辆悬架的行程速度进行车辆悬架控制。通过对采用天棚控制算法的车辆悬架系统进行不同频率路面激励下的相频特性分析可知，车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度的相位差在低频时为0°，控制效果较好，在高频时为90°，控制效果不好；通过对采用加速度阻尼控制算法的车辆悬架系统进行不同频率路面激励下的相频特性分析可知，车轮的车身投影点的垂向加速度和车辆悬架的行程速度的相位差在低频时为90°，控制效果不好，在高频时为180°，控制效果较好。因此，可以通过对半主动悬架的控制算法进行相位补偿的方式获得更好的车辆悬架控制方案。
具体地，车辆悬架可为半主动悬架。对于半主动悬架，在结构上其阻尼力的调节可包括两种方式：一种为电磁阀式，即通过电流的变化，改变阀片的开合度，通过节流孔的大小来改变阻尼力的大小；一种为电磁液式，即通过电流的变化，改变油液的粘度，影响其通过节流孔的流速来改变阻尼力的大小；这两种减振器均能够通过电流来调节阻尼力的大小。
车辆可包括多个车轮，每个车轮通过减振器与车身相连接，可根据本发明实施例提供的车辆悬架的控制方法分别控制每个车轮对应的减振器，从而进一步保证车辆的舒适性，例如，确定每个车轮的的车身投影点的垂向速度和每个车轮对应的车辆悬架的行程速度，将每个车轮的车身投影点的垂向速度分别输入到预先确定的相位补偿函数，获得每个车轮对应的相位补偿函数的输出值，根据每个车轮对应的相位补偿函数的输出值和车辆悬架的行程速度确定相应车轮的减振器的阻尼系数，进而根据阻尼系数对相应车轮对应的减振器进行控制。
预先确定的相位补偿函数，可以理解为相频特性满足在低频时相位差基本为0°、高频时相位差基本为90°的函数。如此，能够保证经过相位补偿之后，输出值与车辆悬架的行程速度的相位差在低频时基本为0°、在高频时基本为180°，进而保证在低频时采用较大的阻尼系数、高频时采用较小的阻尼系数控制车辆悬架，从而使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。在一个例子中，本方法的控制效果如图2中的曲线A5所示。
可以理解，半主动悬架的减振器包括最大阻尼系数和最小阻尼系数，在车辆悬架的控制过程中可以使得减振器的实际阻尼系数在最大阻尼系数、最小阻尼系数、以及两者之间的其他阻尼系数之间动态切换。在对车辆悬架系统进行不同频率路面激励下的幅频特性分析时，保持减振器的实际阻尼系数为最大阻尼系数不变，仿真获得不同频率路面激励下的第一幅频特性曲线A1；保持减振器的实际阻尼系数为最小阻尼系数不变，仿真获得不同频率路面激励下的第二幅频特性曲线A2；使用相关技术中的天棚控制算法动态调整减振器的实际阻尼系数，仿真获得不同频率路面激励下的第三幅频特性曲线A3；使用相关技术中的加速度阻尼控制算法动态调整减振器的实际阻尼系数，仿真获得不同频率路面激励下的第四幅频特性曲线A4。其中，将第一幅频特性曲线A1与第二幅频特性曲线A2交点M对应的频率作为角频率，也即低频与高频的分界处，将小于该角频率的频率称为低频，将大于该角频率的频率称为高频。通过分析第一幅频特性曲线A1和第二幅频特性曲线A2可以发现，在低频时减振器采用最大阻尼系数时车身振动更小，在高频时减振器采用最小阻尼系数时车身振动更小。由于在低频时第三幅频特性曲线A3更加靠近第一幅频特性曲线A1，因此相关技术中的天棚控制算法在低频的路面激励下能够选择更大的阻尼系数，进而由于相关技术中的天棚控制算法在低频时相位差基本为0°，也即，在低频时保证相位差基本为0°能够选择更合适的阻尼系数，能够较好地抑制车身振动；由于在高频时第四幅频特性曲线A4更加靠近第二幅频特性曲线A2，因此加速度阻尼控制算法在高频的路面激励下能够选择更小的阻尼系数，进而由于相关技术中的加速度阻尼控制算法在高频时相位差基本为180°，也即，在高频时保证相位差基本为180°能够选择更合适的阻尼系数，能够较好地抑制车身振动。
请结合图3，在本发明的一些实施例中，步骤S11包括：
S111：确定车身质心的簧上垂向加速度、侧倾角速度和俯仰角速度；
S113：根据整车垂向动力学模型确定车轮的车身投影点相对车身质心的第一坐标和第二坐标；
S115：根据簧上垂向加速度、侧倾角速度、俯仰角速度、第一坐标和第二坐标，确定车轮的车身投影点的垂向速度。
如此，能够根据车身质心处的簧上垂向加速度、侧倾角速度和俯仰角速度确定车轮的车身投影点的垂向速度。
具体地，请结合图4，整车垂向动力学模型100包括车身10、左前车轮20、右前车轮30、左后车轮40、右后车轮50。车身10与左前车轮20通过左前悬架弹簧22和左前半主动减振器24相连，左前车轮20在车身10上的投影点为左前簧上点P1，左前车轮20与地面通过左前车轮弹簧26连接；车身10与右前车轮30通过右前悬架弹簧32和右前半主动减振器34相连，右前车轮30在车身10上的投影点为右前簧上点P2，右前车轮30与地面通过右前车轮弹簧36连接；车身10与左后车轮40通过左后悬架弹簧42和左后半主动减振器44相连，左后车轮40在车身10上的投影点为左后簧上点P3；左后车轮40与地面通过左后车轮弹簧46连接；车身10与右后车轮50通过右后悬架弹簧52和右后半主动减振器54相连，右后车轮50在车身10上的投影点为右后簧上点P4，右后车轮50与地面通过右后车轮弹簧56连接。
整车垂向动力学模型100包括7自由度，分别为车身质心m1的垂向运动位移Zc、车身质心m1的俯仰运动角度车身质心m1的侧倾运动角度θ、左前车轮20的车身投影点P1的垂向运动位移Zs1、右前车轮30的车身投影点P2的垂向运动位移Zs2、左后车轮40的车身投影点P3的垂向运动位移Zs3、右后车轮50的车身投影点P4的垂向运动位移Zs4。左前车轮20的车身投影点P1的垂向速度为/>右前车轮30的车身投影点P2的垂向速度为/>左后车轮40的车身投影点P3的垂向速度为/>右后车轮50的车身投影点P4的垂向速度为/>车身质心m1的簧上垂向加速度为/>左前车轮20的垂向速度为/>右前车轮30的垂向速度为/>左后车轮40的垂向速度为/>右后车轮50的垂向速度为/>
在整车垂向动力学模型100中，车身质心m1到左前簧上点P1和右前簧上点P2连线的垂直距离为a；车身质心5到左后簧上点P3和右后簧上点P4连线的垂直距离为b；左前簧上点P1和右前簧上点P2的距离为c，左后簧上点P3和右后簧上点P4的距离为d。可以车身质心m1为原点，按照车辆前进方向为x轴正方向，垂直地面向上为z轴正方向，然后根据右手定则确定y轴的正方向，建立空间直角坐标系，进而能够确定每个车轮的车身投影点的坐标，此时可将每个车轮的车身投影点的x轴坐标作为相应车身投影点相对车身质心的第一坐标，将每个车轮的车身投影点的y轴坐标作为相应车身投影点相对车身质心的第二坐标。侧倾角和俯仰角的正方向根据右手定则确定。
进一步地，车辆可包括IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元)传感器，IMU传感器可安装在车身质心处，根据IMU传感器输出的IMU信号能够快速确定车身质心m1的簧上垂向加速度、侧倾角速度和俯仰角速度，进而能够估算出每个车轮的车身投影点的垂向速度。可以理解，相较于在每个车轮的车身投影点设置相应的垂向速度检测传感器的方案，本实施例的方案能够有效减少传感器的数量，降低成本。
在某些实施例中，若车身质心所在位置被占用或者安装失误，导致IMU传感器安装在质心偏移点m2，此时根据IMU传感器输出的IMU信号能够确定质心偏移点m2的簧上垂向加速度、侧倾角速度和俯仰角速度，进而可以根据刚体运动学原理，反求出车身质心m1的簧上垂向加速度、侧倾角速度和俯仰角速度，并根据反求出的车身质心m1的簧上垂向加速度、侧倾角速度和俯仰角速度估算出每个车轮的车身投影点的垂向速度。其中，俯仰角速度和侧倾角速度在同一刚体上是一致的。
在本发明的一些实施例中，车轮的车身投影点的垂向速度通过以下公式计算：其中，/>为车轮的车身投影点的垂向速度，/>为簧上垂向加速度，w1为俯仰角速度，Xi为所述第一坐标，w2为侧倾角速度，Yi为第二坐标。
如此，根据刚体运动学原理较准确地计算车轮的车身投影点的垂向速度。
具体地，i为车轮的序号，在某些实施例中，左前车轮对应的i为1，右前车轮对应的i为2，左后车轮对应的i为3，右后车轮对应的i为4。
在本发明的一些实施例中，步骤S11包括：采集悬架行程传感器信号，并对悬架行程传感器信号进行微分处理，以得到车辆悬架的行程速度。
如此，能够方便、准确地确定每个车轮对应的车辆悬架的行程速度。
具体地，每个车轮与车身之间可分别配置一个悬架行程传感器。
每个车轮对应的车辆悬架的行程速度，可以理解为相应车轮的车身投影点的垂向速度与该车轮的垂向速度的差值。在一个例子中，每个车轮对应的车辆悬架的行程速度可表示为
在本发明的一些实施例中，相位补偿函数的传递函数为Gw(s)＝s+a公式(1)或公式(2)，其中，Gw(s)为相位补偿函数的传递函数，s为拉普拉斯算子，a、b、c、d为传递函数的系数，w0为角频率。
如此，相频特性满足在低频时相位差基本为0°、高频时相位差基本为90°，从而在经过相位补偿之后，车辆悬架的控制系统的相频特性在低频时相位差基本为0°、在高频时相位差基本为180°，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
在一个例子中，相位补偿函数的传递函数为上述公式(1)，相频特性曲线如图5中的曲线B1所示。在另一个例子中，相位补偿函数的传递函数为上述公式(2)，当b为1、c为1、d为1时，相频特性曲线如图5中的曲线B2所示；当b为1.5、c为1、d为1时，相频特性曲线如图5中的曲线B3所示；当b为0.5、c为1、d为1时，相频特性曲线如图5中的曲线B4所示。
请结合图6，在本发明的一些实施例中，步骤S15包括：
S150：计算输出值和车辆悬架的行程速度的乘积；
S151：在乘积为正数时，将最大阻尼系数作为减振器的阻尼系数；
S152：在乘积为非正数时，将最小阻尼系数作为减振器的阻尼系数。
如此，将输出值和车辆悬架的行程速度的乘积作为开关型改进天棚控制算法的判断条件，动态调整减振器的阻尼系数，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
在一个例子中，采用本实施例的开关型改进天棚控制算法进行四分之一车仿真测试，控制效果如图7所示，其中，曲线C1表征相关技术中的天棚控制算法的控制效果，曲线C2表征相关技术中加速度阻尼控制算法的控制效果，曲线C3表征采用上述公式(1)的开关型改进天棚控制算法的控制效果，曲线C4表征采用上述公式(2)且b为1、c为1、d为1的开关型改进天棚控制算法的控制效果，曲线C5表征采用上述公式(2)且b为1.5、c为1、d为1的开关型改进天棚控制算法的控制效果，曲线C6表征采用上述公式(2)且b为0.5、c为1、d为1的开关型改进天棚控制算法的控制效果，通过对比相同频率下的增益可以发现，相关技术中的天棚控制算法在低频时控制效果好、在高频时控制效果不好，相关技术中的加速度阻尼控制算法在高频时控制效果好、在低频时控制效果不好，而本方法的开关型改进天棚控制算法在高频和低频时控制效果均较好，即本方法的开关型改进天棚控制算法可以在全频域较好的抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
请结合图8，在本发明的一些实施例中，步骤S15包括：
S153：计算输出值和车辆悬架的行程速度的乘积；
S154：在乘积为正数时，根据输出值、车辆悬架的行程速度、第一预设参数和最大阻尼系数计算减振器的阻尼系数；
S155：在乘积为非正数时，将最小阻尼系数作为减振器的阻尼系数。
如此，将输出值和车辆悬架的行程速度的乘积作为线性近似型天棚控制算法的判断条件，动态调整减振器的阻尼系数，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。本方法的线性近似型天棚控制算法可用于阻尼连续可变的减振器，在乘积为正时，可以控制减振器实现多个阻尼系数。
具体地，在乘积为正数时，减振器的阻尼系数可通过以下公式进行计算：其中，CSHi为减振器的阻尼系数，Wi为相位补偿函数的输出值，/>为车辆悬架的行程速度，Cmax为减振器的最大阻尼系数，α为第一预设参数。α的取值范围为[0,1]，可以通过实车标定确定。可以理解，当α取1时，等价于开关型改进天棚控制算法。
需要指出的是，在乘积为正数时，若计算得到的减振器的阻尼系数CSHi大于减振器的最大阻尼系数，则将最大阻尼系数作为减振器的阻尼系数，并对减振器进行控制；若计算得到的减振器的阻尼系数CSHi小于减振器的最小阻尼系数，则选择减振器的最小阻尼系数作为减振器的阻尼系数，并对减振器进行控制，从而真实有效地控制减振器。
请结合图9，在本发明的一些实施例中，步骤S15包括：
S156：根据最大阻尼系数和最小阻尼系数确定阻尼系数取值范围；
S157：建立阻尼系数取值范围中每个阻尼系数与预设数值范围中每个数值的对应关系；
S158：根据输出值、车辆悬架的行程速度、第二预设参数和第三预设参数计算当前数值；
S159：根据当前数值和对应关系确定减振器的阻尼系数。
如此，不需要判断条件，根据车辆实际行驶状况，控制阻尼系数连续平滑改变，实现连续平滑性天棚控制算法，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。此外，由于阻尼系数连续平滑改变，不会突然切换至最小阻尼系数或者突然切换至最大阻尼系数，能够减小高频、低频分界处出现的震颤。
具体地，阻尼系数取值范围可为[Cmin,Cmax]，其中，Cmin为最小阻尼系数，Cmax为最大阻尼系数。预设数值范围可为[1,100]。根据减振器工作方式的不同，可以设置预设取值范围中的最小值与阻尼系数取值范围的最小值对应，预设取值范围中的最大值与阻尼系数取值范围的最大值对应；也可以设置预设取值范围中的最小值与阻尼系数取值范围的最大值对应，预设取值范围中的最大值与阻尼系数取值范围的最小值对应，在此不做限定。
当前数值可通过以下公式进行计算：其中，Ni为当前数值，Wi为输出值，/>为车辆悬架的行程速度，Ki为第二预设参数，ei为第三预设参数。Ki和ei可以通过实车标定确定。在某些实施例中，ei根据性能需求进行设置，例如，若需要车辆偏运动型，可以将ei设置的大一些；若需要车辆偏舒适型，可以将ei设置的小一些，甚至为负值。
在计算出来当前数值之后，若当前数值位于预设数值范围内，则根据预先建立的阻尼系数取值范围中每个阻尼系数与预设数值范围中每个数值的对应关系，直接确定对应的阻尼系数，并将该阻尼系数作为减振器的阻尼系数，对减振器进行控制；若当前数值大于预设数值范围的最大值，则将预设数值范围的最大值作为当前数值，并根据预设数值范围的最大值和阻尼系数取值范围中每个阻尼系数与预设数值范围中每个数值的对应关系，确定对应的阻尼系数，并将该阻尼系数作为减振器的阻尼系数，对减振器进行控制；若当前数值小于预设数值范围的最小值，则将预设数值范围的最小值作为当前数值，并根据预设数值范围的最小值和阻尼系数取值范围中每个阻尼系数与预设数值范围中每个数值的对应关系，确定对应的阻尼系数，并将该阻尼系数作为减振器的阻尼系数，对减振器进行控制。
在一个例子中，对本实施例的连续平滑性天棚控制算法进行频域分析，结果如图10所示，其中，曲线D1表征相关技术中的天棚控制算法的相频特性，曲线D2表征相关技术中加速度阻尼控制算法的相频特性，曲线D3表征采用上述公式(1)的连续平滑性天棚控制算法的相频特性，曲线D4表征采用上述公式(2)且b为1、c为1、d为1的连续平滑性天棚控制算法的相频特性，曲线D5表征采用上述公式(2)且b为1.5、c为1、d为1的连续平滑性天棚控制算法的相频特性，曲线D6表征采用上述公式(2)且b为0.5、c为1、d为1的连续平滑性天棚控制算法的相频特性，从图中可以看出，本实施例的连续平滑性天棚控制算法，在低频时相位差基本为0°，在高频时相位差基本为180°，符合悬架在低频时大阻尼控制、高频时小阻尼控制的特点。
需要指出的是，上述所提到的具体数值只为了作为例子详细说明本发明的实施，而不应理解为对本发明的限制。在其它例子或实施方式或实施例中，可根据本发明来选择其它数值，在此不作具体限定。
为了实现上述实施例，本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有车辆悬架的控制程序，该车辆悬架的控制程序被处理器执行时实现上述任一实施例的车辆悬架的控制方法。
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值，进而根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，并根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制，从而能够通过相位补偿的方式保证减振器的阻尼系数更加匹配车辆的行驶路面，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
例如，车辆悬架的控制程序被处理器执行的情况下，实现以下车辆悬架的控制方法的步骤：
S11：确定车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度；
S13：将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值；
S15：根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数；
S17：根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制。
需要指出的是，上述对车辆悬架的控制方法的实施例和有益效果的解释说明，也适应本发明的计算机可读存储介质，为避免冗余，在此不作详细展开。
为了实现上述实施例，本发明实施例还提出了一种车辆，该车辆可实现上述任一实施例的车辆悬架的控制方法。图11是根据本发明一个实施例的车辆的结构框图。如图11所示，该车辆300包括存储器302、处理器304及存储在存储器302上并可在处理器304上运行的车辆悬架的控制程序306，该车辆悬架的控制程序306被处理器304执行时实现上述任一实施例的车辆悬架的控制方法。
根据本发明实施例的车辆300，将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值，进而根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，并根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制，从而能够通过相位补偿的方式保证减振器的阻尼系数更加匹配车辆的行驶路面，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
例如，车辆悬架的控制程序306被处理器304执行的情况下，实现以下车辆悬架的控制方法的步骤：
S11：确定车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度；
S13：将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值；
S15：根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数；
S17：根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制。
需要指出的是，上述对车辆悬架的控制方法的实施例和有益效果的解释说明，也适应本发明的车辆300，为避免冗余，在此不作详细展开。
为了实现上述实施例，本发明实施例还提出了一种车辆悬架的控制装置，该车辆悬架的控制装置可实现上述任一实施例的车辆悬架的控制方法。图12是根据本发明一个实施例的车辆悬架的控制装置的结构框图。如图12所示，该车辆悬架的控制装置500包括第一确定模块502、获得模块504、第二确定模块506和控制模块508。第一确定模块502用于确定车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度。获得模块504用于将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值。第二确定模块506用于根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数。控制模块508用于根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制。
根据本发明实施例的车辆悬架的控制装置500，将车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得相位补偿函数的输出值，进而根据输出值和车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，并根据阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制，从而能够通过相位补偿的方式保证减振器的阻尼系数更加匹配车辆的行驶路面，使得车辆悬架在高频和低频的路面激励下均能够较好地抑制车身振动，提高车辆的舒适性。
在本发明的一些实施例中，第一确定模块502包括第一确定单元、第二确定单元和第三确定单元。第一确定单元用于确定车身质心的簧上垂向加速度、侧倾角速度和俯仰角速度。第二确定单元用于根据整车垂向动力学模型确定车轮的车身投影点相对车身质心的第一坐标和第二坐标。第三确定单元用于根据簧上垂向加速度、侧倾角速度、俯仰角速度、第一坐标和第二坐标，确定车轮的车身投影点的垂向速度。
在本发明的一些实施例中，车轮的车身投影点的垂向速度通过以下公式计算：其中，/>为车轮的车身投影点的垂向速度，/>为簧上垂向加速度，w1为俯仰角速度，Xi为所述第一坐标，w2为侧倾角速度，Yi为第二坐标。
在本发明的一些实施例中，第一确定模块502还包括第四确定单元，第四确定单元用于采集悬架行程传感器信号，并对悬架行程传感器信号进行微分处理，以得到车辆悬架的行程速度。
在本发明的一些实施例中，相位补偿函数的传递函数为Gw(s)＝s+a或其中，Gw(s)为相位补偿函数的传递函数，s为拉普拉斯算子，a、b、c、d为传递函数的系数，w0为角频率。
在本发明的一些实施例中，第二确定模块506包括第一计算单元、第五确定单元和第六确定单元。第一计算单元用于计算输出值和车辆悬架的行程速度的乘积。第五确定单元用于在乘积为正数时，将最大阻尼系数作为减振器的阻尼系数。第六确定单元用于在乘积为非正数时，将最小阻尼系数作为减振器的阻尼系数。
在本发明的一些实施例中，第二确定模块506还包括第二计算单元、第三计算单元和第七确定单元。第二计算单元用于计算输出值和车辆悬架的行程速度的乘积。第三计算单元用于在乘积为正数时，根据输出值、车辆悬架的行程速度、第一预设参数和最大阻尼系数计算减振器的阻尼系数。第七确定单元用于在乘积为非正数时，将最小阻尼系数作为减振器的阻尼系数。
在本发明的一些实施例中，第二确定模块506还包括第八确定单元、映射单元、第四计算单元和第九确定单元。第八确定单元用于根据最大阻尼系数和最小阻尼系数确定阻尼系数取值范围。映射单元用于建立阻尼系数取值范围中每个阻尼系数与预设数值范围中每个数值的对应关系。第四计算单元用于根据输出值、车辆悬架的行程速度、第二预设参数和第三预设参数计算当前数值。第九确定单元用于根据当前数值和对应关系确定减振器的阻尼系数。
需要指出的是，上述对车辆悬架的控制方法的实施例和有益效果的解释说明，也适应本发明的车辆悬架的控制装置500，为避免冗余，在此不作详细展开。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，本发明实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本发明实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本发明的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。
需要指出的是，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (11)
1.一种车辆悬架的控制方法，其特征在于，包括：
确定车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度；
将所述车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得所述相位补偿函数的输出值；
根据所述输出值和所述车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数；
根据所述阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制。
2.根据权利要求1所述的车辆悬架的控制方法，其特征在于，所述确定车轮的车身投影点的垂向速度，包括：
确定车身质心的簧上垂向加速度、侧倾角速度和俯仰角速度；
根据整车垂向动力学模型确定所述车轮的车身投影点相对所述车身质心的第一坐标和第二坐标；
根据所述簧上垂向加速度、所述侧倾角速度、所述俯仰角速度、所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述车轮的车身投影点的垂向速度。
3.根据权利要求2所述的车辆悬架的控制方法，其特征在于，所述车轮的车身投影点的垂向速度通过以下公式计算：
其中，为所述车轮的车身投影点的垂向速度，/>为所述簧上垂向加速度，w1为所述俯仰角速度，Xi为所述第一坐标，w2为所述侧倾角速度，Yi为所述第二坐标。
4.根据权利要求1所述的车辆悬架的控制方法，其特征在于，确定车辆悬架的行程速度，包括：
采集悬架行程传感器信号，并对所述悬架行程传感器信号进行微分处理，以得到所述车辆悬架的行程速度。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的车辆悬架的控制方法，其特征在于，所述相位补偿函数的传递函数为Gw(s)＝s+a或其中，Gw(s)为所述相位补偿函数的传递函数，s为拉普拉斯算子，a、b、c、d为传递函数的系数，w0为角频率。
6.根据权利要求5所述的车辆悬架的控制方法，其特征在于，所述根据所述输出值和所述车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，包括：
计算所述输出值和所述车辆悬架的行程速度的乘积；
在所述乘积为正数时，将最大阻尼系数作为所述减振器的阻尼系数；
在所述乘积为非正数时，将最小阻尼系数作为所述减振器的阻尼系数。
7.根据权利要求5所述的车辆悬架的控制方法，其特征在于，所述根据所述输出值和所述车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，包括：
计算所述输出值和所述车辆悬架的行程速度的乘积；
在所述乘积为正数时，根据所述输出值、所述车辆悬架的行程速度、第一预设参数和最大阻尼系数计算所述减振器的阻尼系数；
在所述乘积为非正数时，将最小阻尼系数作为所述减振器的阻尼系数。
8.根据权利要求5所述的车辆悬架的控制方法，其特征在于，所述根据所述输出值和所述车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数，包括：
根据最大阻尼系数和最小阻尼系数确定阻尼系数取值范围；
建立所述阻尼系数取值范围中每个阻尼系数与预设数值范围中每个数值的对应关系；
根据所述输出值、所述车辆悬架的行程速度、第二预设参数和第三预设参数计算当前数值；
根据所述当前数值和所述对应关系确定所述减振器的阻尼系数。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有车辆悬架的控制程序，该车辆悬架的控制程序被处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的车辆悬架的控制方法。
10.一种车辆，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的车辆悬架的控制程序，所述处理器执行所述车辆悬架的控制程序时，实现权利要求1-8中任一项所述的车辆悬架的控制方法。
11.一种车辆悬架的控制装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于确定车轮的车身投影点的垂向速度和车辆悬架的行程速度；
获得模块，用于将所述车轮的车身投影点的垂向速度输入到预先确定的相位补偿函数，获得所述相位补偿函数的输出值；
第二确定模块，用于根据所述输出值和所述车辆悬架的行程速度确定减振器的阻尼系数；
控制模块，用于根据所述阻尼系数对车轮对应的减振器进行控制。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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