CN201914049U

CN201914049U - 一种车辆半主动悬架的智能控制系统

Info

Publication number: CN201914049U
Application number: CN2010206581621U
Authority: CN
Inventors: 贝绍轶; 赵景波; 张兰春; 冯俊萍; 刘海妹
Original assignee: Jiangsu University of Technology
Current assignee: Jiangsu University of Technology
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2020-12-14

Abstract

本实用新型涉及一种车辆半主动悬架的智能控制系统，其包括：前、后轮传感器，用于分别根据前、后轮传感器当前采集的路面谱信息而获取路面特征的前、后轮信号处理器，信号预估器，双模糊控制决策器，前、后悬架阻尼调节器。双模糊控制决策器采用“双模糊控制”策略：对于前悬架的模糊控制，接受前轮传感器信号，通过前悬架阻尼调节器及其阻尼调节决策机制控制前悬架的响应；对于后悬架的模糊控制，接受前轮传感器信号和由信号预估器预估的后轮信号，通过后悬架阻尼调节器及其阻尼调节决策机制，提前做出控制后悬架的响应。所述前、后悬架阻尼调节器的阻尼调节决策机制具有路面激励识别功能。

Description

一种车辆半主动悬架的智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种车辆半主动悬架的智能控制系统，适用于微型和轻型汽车的半主动悬架系统，或作为整车底盘集成控制系统的子系统。

背景技术

悬架系统是汽车的重要组成部分之一，其作用是传递车轮和车架之间的一切力和力矩，缓和由不平路面传给车架或车身的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，其性能的好坏直接影响到汽车行驶的平顺性和操纵稳定性。从控制力的角度，悬架可分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架。

半主动悬架的基本原理是：用可调刚度的弹簧（刚度控制）或可调阻尼（阻尼控制）的减振器组成悬架，并根据簧载质量的加速度响应等反馈信号，按照一定的控制规律调节弹簧的刚度或减振器的阻尼，以达到较好的减振效果。半主动悬架在控制品质上接近于主动悬架，且结构简单、能量损耗小、成本低，成为当前的研究热点，具有巨大的发展潜力。根据阻尼系数的调节特性，半主动悬架分为有级可调式和连续可调式，有级可调式使减振器的阻尼在“软、中、硬”三档之间变化，其结构及控制简单，但在适应汽车行驶工况和道路条件的变化方面有一定的局限性；连续可调式中的减振器阻尼可在一定的变化范围内连续地调节，具有节流口调节式和减振液（电流变或磁流变）调节式两种。

近年来，国内外学者对半主动悬架系统的控制进行了大量的研究，天棚阻尼控制、PID控制、最优控制、自适应控制、神经网络控制、滑模变结构控制、模糊控制等在半主动悬架的控制方面具有一定的优势。但是，一方面，传感器信号的采集及转换、控制算法的处理、执行器的动作均需要一定的时间；另一方面，车辆的行驶速度较快。因此，在车辆半主动悬架的控制过程中，存在较大的减振器的响应滞后问题，导致执行器的输出不能迅速地响应控制信号，造成控制迟缓、控制品质变差，无法达到实时减振的目的。

发明内容

本实用新型的要解决的技术问题是提供一种车辆半主动悬架的智能控制系统，以消除半主动悬架控制系统的响应滞后对其控制性能的影响，提高控制的实时性及其抗扰动能力，获得更好的控制效果。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的车辆半主动悬架的的智能控制系统包括：前、后轮传感器，用于分别根据前、后轮传感器当前采集的路面谱信息而获取路面特征的前、后轮信号处理器、信号预估器、双模糊控制决策器、前悬架阻尼调节器和后悬架阻尼调节器。

所述前、后轮传感器分别与前、后轮信号处理器的传感器信号输入端相连，前轮信号处理器的信号输出端与信号预估器和双模糊控制决策器相连，信号预估器的信号输出端与双模糊控制决策器相连，双模糊控制决策器的前、后悬架控制输出端分别与前悬架阻尼调节器和后悬架阻尼调节器的控制输入端相连。

所述双模糊控制决策器采用“双模糊控制”策略：对于前悬架的模糊控制，接受前轮传感器信号，通过前悬架阻尼调节器及其阻尼调节决策机制控制前悬架的响应；对于后悬架的模糊控制，接受前轮传感器信号和由信号预估器预估的后轮信号，通过后悬架阻尼调节器及其阻尼调节决策机制，提前做出控制后悬架的响应。并且，所述前悬架阻尼调节器和后悬架阻尼调节器的阻尼调节决策机制具有路面激励识别功能，当路面激励为随机激励时，阻尼调节决策采用连续调节方式，获得连续的执行器输出；当路面激励为脉冲激励时，阻尼调节决策采用分级调节方式，提高系统响应的快速性。

本实用新型的积极效果：（1）本实用新型利用车辆在行驶过程中前轮处的传感器信号及车辆位移等信息预估后轮的控制信号，采用“双模糊控制”策略，对前悬架和后悬架分别设计相应的控制器结构和模糊控制规则，并通过其相应的阻尼调节器及其阻尼调节决策机制用于对前悬架的控制响应，以及提前做出对后悬架的控制响应。该实用新型可较好得解决现有半主动悬架控制方法难以解决减振器响应滞后问题的不足，消除系统的响应滞后对控制性能的影响，提高控制的实时性及其抗扰动能力，改善乘坐舒适性和操纵稳定性。本实用新型适用于阻尼控制的节流口调节式车辆半主动悬架系统，拟实用新型一种用于提高车辆半主动悬架控制实时性的智能控制策略。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为实施例中的车辆半主动悬架的智能控制系统的结构框图。

图2为上述车辆半主动悬架的智能控制系统中双模糊控制决策器的电路框图。

图中：1-1--前轮信号处理器，1-2--后轮信号处理器，2--信号预估器，3--双模糊控制决策器，4--前悬架阻尼调节器，5--后悬架阻尼调节器，K1--前悬架弹簧，C1--前悬架减振器，K2--后悬架弹簧，C2--后悬架减振器， a1--前轮传感器，a2--后轮传感器，L--车辆前后轮之间的距离，14--前悬架模糊控制器，15--后悬架模糊控制器。

具体实施方式

见图1-2，本实施例的车辆半主动悬架的智能控制系统包括：前、后轮传感器，用于分别根据前、后轮传感器当前采集的路面谱信息而获取路面特征的前、后轮信号处理器、信号预估器2、双模糊控制决策器3、前悬架阻尼调节器4和后悬架阻尼调节器5。

所述前、后轮传感器分别与前、后轮信号处理器的传感器信号输入端相连，前轮信号处理器的信号输出端与信号预估器2和双模糊控制决策器3相连，信号预估器2的信号输出端与双模糊控制决策器3相连，双模糊控制决策器3的前、后悬架控制输出端分别与前悬架阻尼调节器4和后悬架阻尼调节器5的控制输入端相连。

前轮信号处理器1-1除能够完成传感器信号的采集、转换等功能外，还能够根据当前采集的传感器信号及路面谱信息，实现路面特征的提取和辨识。

信号预估器2能够根据前轮处的传感器信号及车辆位移等信息，预估后轮处的信号特征，即可以通过前轮处的轮胎垂直位移、垂直速度和垂直加速度，以及前轮处车身垂直位移和垂直速度，获得后轮处的路面输入位移。

双模糊控制决策器3采用“双模糊控制”策略，其结构如图2所示，包括：前模糊控制器14和后模糊控制器15，对于前悬架的模糊控制，其输入为前轮胎对应处的车身垂直加速度及其变化率，输出为前悬架执行器控制力，通过前悬架阻尼调节器及其阻尼调节决策机制控制前悬架的响应；对于后悬架的模糊控制，其输入为路面输入速度和后轮胎对应处的车身垂直加速度，输出为后悬架执行器控制力，通过后悬架阻尼调节器及其阻尼调节决策机制控制后悬架的响应。在该智能控制策略中，由于信号预估器的作用，使得在后悬架的模糊控制中包含了系统将来的信息，即前文提出的采用前轮处的路面输入信息来作为后轮输入的控制信息，因此，可以提前做出控制后悬架的响应，有利于提高控制的实时性和抗干扰能力。并且，所述前悬架阻尼调节器和后悬架阻尼调节器的阻尼调节决策机制具有路面激励识别功能，当路面激励为随机激励时，阻尼调节决策采用连续调节方式，获得连续的执行器输出；当路面激励为脉冲激励时，阻尼调节决策采用分级调节方式，提高系统响应的快速性。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。

Claims

1.一种车辆半主动悬架的智能控制系统，其特征在于包括：前、后轮传感器，用于分别根据前、后轮传感器当前采集的路面谱信息而获取路面特征的前、后轮信号处理器、信号预估器、双模糊控制决策器、前悬架阻尼调节器和后悬架阻尼调节器；

前、后轮传感器分别与前、后轮信号处理器的传感器信号输入端相连，前轮信号处理器的信号输出端与信号预估器和双模糊控制决策器相连，信号预估器的信号输出端与双模糊控制决策器相连，双模糊控制决策器的前、后悬架控制输出端分别与前悬架阻尼调节器和后悬架阻尼调节器的控制输入端相连。