FR3109332A1 - AUTOMOTIVE VEHICLE SUSPENSION SYSTEM - Google Patents
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Abstract
L'invention porte sur un système de suspension d'un véhicule comprenant pour chaque roue un amortisseur (12) à caractéristiques d'amortissement variables monté entre une caisse (13) du véhicule et une masse non suspendue (14), - ledit amortisseur (12) à caractéristiques d'amortissement variables étant commandé par un calculateur (17) de suspension embarqué, - ledit calculateur (17) de suspension mettant en œuvre une loi commande dite de type "Skyhook" tendant à maîtriser un mouvement de la caisse (13) du véhicule à un degré de liberté par rapport à un point virtuel se déplaçant à une même vitesse horizontale que le véhicule, - un effort d’amortissement de l'amortisseur (12) à caractéristiques d'amortissement variables issu de la loi d'amortissement étant obtenu par le produit entre une vitesse absolue de la caisse (13) du véhicule et une fonction de transfert définie par un coefficient d'amortissement, quatre pulsations, ainsi que deux ordres non entiers. Figure 3The invention relates to a vehicle suspension system comprising for each wheel a shock absorber (12) with variable damping characteristics mounted between a body (13) of the vehicle and an unsprung mass (14), - said shock absorber ( 12) with variable damping characteristics being controlled by an on-board suspension computer (17), - said suspension computer (17) implementing a so-called "Skyhook" type control law tending to control a movement of the body (13) ) of the vehicle at a degree of freedom with respect to a virtual point moving at the same horizontal speed as the vehicle, - a damping force of the shock absorber (12) with variable damping characteristics resulting from the law of damping being obtained by the product between an absolute speed of the body (13) of the vehicle and a transfer function defined by a damping coefficient, four pulsations, as well as two non-integer orders. Figure 3
Description
La présente invention porte sur un système de suspension d'un véhicule automobile comprenant, pour chaque roue, un amortisseur à caractéristiques d'amortissement variables pouvant être réglées par un actionneur commandé par un calculateur de suspension embarqué.The present invention relates to a suspension system of a motor vehicle comprising, for each wheel, a shock absorber with variable damping characteristics that can be adjusted by an actuator controlled by an on-board suspension computer.
L'invention concerne donc le domaine des liaisons au sol d'un véhicule et plus particulièrement le confort de suspension du véhicule. L'invention porte sur une stratégie d'optimisation de la loi d'amortissement de la suspension.The invention therefore relates to the field of connections to the ground of a vehicle and more particularly to the comfort of suspension of the vehicle. The invention relates to a strategy for optimizing the damping law of the suspension.
Il existe des systèmes de suspension pilotés munis d'amortisseurs commandés suivant une loi d'amortissement tendant à maîtriser le mouvement de la caisse du véhicule à un degré de liberté par rapport à un point virtuel (le "ciel") se déplaçant à la même vitesse horizontale que le véhicule. Une telle loi de commande est appelée de type "Skyhook" par opposition aux lois d'amortissement de type "Roadhook" qui visent le comportement des roues par rapport au sol.There are controlled suspension systems equipped with shock absorbers controlled according to a damping law tending to control the movement of the body of the vehicle with one degree of freedom with respect to a virtual point (the "sky") moving at the same horizontal speed than the vehicle. Such a control law is called “Skyhook” type as opposed to “Roadhook” type damping laws which relate to the behavior of the wheels with respect to the ground.
Suivant la modélisation correspondante, la caisse est isolée des sollicitations de la route comme si la caisse était virtuellement suspendue à une référence fixe, ici le "ciel". L’effort d’amortissement généré par la suspension suit, ou tente de suivre, l’effort que fournirait cet amortisseur virtuel produisant un effort proportionnel à la vitesse verticale absolue de la caisse (vitesse vis-à-vis de la référence fixe "ciel").According to the corresponding modeling, the body is isolated from the stresses of the road as if the body were virtually suspended from a fixed reference, here the "sky". The damping effort generated by the suspension follows, or tries to follow, the effort that this virtual damper would provide, producing an effort proportional to the absolute vertical speed of the body (speed with respect to the fixed reference "sky ").
La figure 1 montre un modèle classique d'un système de suspension quart de véhicule comportant, pour chaque roue, un ressort 11 de raideur k2, par exemple de l'ordre de 26000 N/m, et un amortisseur 12 à caractéristiques d'amortissement variables, dit amortisseur variable, montés entre une caisse 13 du véhicule et une masse non suspendue 14.FIG. 1 shows a classic model of a quarter-vehicle suspension system comprising, for each wheel, a spring 11 of stiffness k 2 , for example of the order of 26,000 N/m, and a shock absorber 12 with characteristics of variable damping, called variable damper, mounted between a body 13 of the vehicle and an unsprung mass 14.
L'amortisseur variable 12 est de type "semi-actif" dans la mesure où il ne reçoit pas d'apport d'énergie pour générer un mouvement. L'amortisseur variable 12 pourra être, de façon connue en soi, à pilotage magnétique de façon à modifier, en fonction d'un courant, la viscosité de l’huile par l’ajout de particules magnétiques. En variante, l'amortisseur variable 12 pourra comporter une électrovanne pilotée permettant de modifier une vitesse de passage de l'huile d'une chambre à une autre. L'amortisseur variable 12 présente un amortissement minimal b2 0et est apte à produire un effort variable Fashdéfini plus en détails ci-après.The variable damper 12 is of the "semi-active" type insofar as it receives no energy input to generate a movement. The variable damper 12 may be, in a manner known per se, magnetically controlled so as to modify, as a function of a current, the viscosity of the oil by the addition of magnetic particles. As a variant, the variable damper 12 may comprise a controlled solenoid valve making it possible to modify the speed of passage of the oil from one chamber to another. The variable damper 12 has a minimum damping b 2 0 and is capable of producing a variable force F ash defined in more detail below.
La masse non suspendue 14 correspond à un ensemble formé par la roue y compris le pneu, un système de freinage monté sur la roue et une partie d'un essieu correspondant. Cet ensemble présente une masse m1, par exemple de l'ordre de 40kg, tandis que la caisse 13 présente une masse m2par exemple supérieure à 250kg.The unsprung mass 14 corresponds to an assembly formed by the wheel including the tire, a braking system mounted on the wheel and part of a corresponding axle. This assembly has a mass m 1 , for example of the order of 40 kg, while the body 13 has a mass m 2 for example greater than 250 kg.
La masse non suspendue 14 est en contact avec le sol par l’intermédiaire d'un pneu 15 ayant une raideur k1et un coefficient d'amortissement visqueux b1. La raideur k1est par exemple de l'ordre de 300000N/m tandis que le coefficient d'amortissement b1est par exemple de l'ordre 50Ns/m. Dans la bande de fréquence analysée, on considère que le pneu 15 suit la courbe de la route. On ne prend donc pas en compte les valeurs de raideur k1et de coefficient d'amortissement b1du pneu 15 dans le cadre de l'étude vibratoire.The unsprung mass 14 is in contact with the ground via a tire 15 having a stiffness k 1 and a viscous damping coefficient b 1 . The stiffness k 1 is for example of the order of 300000N/m while the damping coefficient b 1 is for example of the order of 50Ns/m. In the analyzed frequency band, it is considered that the tire 15 follows the curve of the road. The values of stiffness k 1 and damping coefficient b 1 of tire 15 are therefore not taken into account in the context of the vibration study.
L'amortisseur variable 12 est commandé par un calculateur 17 de suspension embarqué. Le calculateur 17 met en œuvre une loi de commande de type "Skyhook". La mise en équation sous forme de bloc diagramme de la loi de commande est représentée sur la figure 2. Cette mise en équation est effectuée dans le domaine de Laplace. La variable "s" est donc liée à l'expression d'une grandeur physique dans le domaine de Laplace tandis que la variable "t", apparaissant sur les figures, est liée à l'expression de la grandeur physique dans le domaine temporel.The variable damper 12 is controlled by an onboard suspension computer 17. The computer 17 implements a "Skyhook" type control law. The equation in the form of a block diagram of the control law is represented in FIG. 2. This equation is carried out in the Laplace domain. The variable "s" is therefore linked to the expression of a physical quantity in the Laplace domain while the variable "t", appearing in the figures, is linked to the expression of the physical quantity in the time domain.
On définit une impédance de suspension Is0(s) égale au ratio entre une force de suspension Fs(s) appliquée à la roue et à la caisse 13 divisée par un écart relatif V12(s) entre la vitesse verticale absolue V2(s) de la caisse 13 et la vitesse verticale de la masse non-suspendue V1(s),soit:We define a suspension impedance I s0 (s) equal to the ratio between a suspension force F s (s) applied to the wheel and to the body 13 divided by a relative difference V 12 (s) between the absolute vertical speed V 2 (s) of body 13 and the vertical speed of the unsuspended mass V 1 (s), i.e.:
Avec :
- k2étant la raideur du ressort 11 de la suspension,
- b2 0étant l'amortissement minimal de l'amortisseur variable 12.With :
- k 2 being the stiffness of the spring 11 of the suspension,
- b 2 0 being the minimum damping of the variable damper 12.
L'effort Fash(s) généré par l’amortisseur variable 12 via une boucle de rétroaction est proportionnel à la vitesse verticale absolue V2(s) de la caisse 13. Autrement dit, l'effort Fash(s) généré par l'amortisseur variable 12 est égal au produit entre la vitesse verticale absolue V2(s) de la caisse 13 et un coefficient bsh, soit Fash(s)=-bsh.V2(s).The force F ash (s) generated by the variable damper 12 via a feedback loop is proportional to the absolute vertical speed V 2 (s) of the body 13. In other words, the force F ash (s) generated by the variable damper 12 is equal to the product between the absolute vertical speed V 2 (s) of the body 13 and a coefficient b sh , ie F ash (s)=-b sh .V 2 (s).
La somme de la force de suspension Fs(s) et d'un report de charge F0(s) à laquelle on soustrait l'effort Fash(s) généré par l’amortisseur variable 12 est appliquée en entrée d'un bloc d'admittance A2(s) de la masse suspendue qui permet de déterminer la vitesse verticale absolue V2(s) de la caisse 13. Le report de charge F0(s) est une entrée d'effort sur la suspension correspondant par exemple à un transfert d'effort au cours d'une phase de freinage ou en virage.The sum of the suspension force F s (s) and of a load transfer F 0 (s) from which the force F ash (s) generated by the variable damper 12 is subtracted is applied at the input of a admittance block A 2 (s) of the suspended mass which makes it possible to determine the absolute vertical speed V 2 (s) of the body 13. The load report F 0 (s) is a force entry on the corresponding suspension for example to a transfer of force during a braking phase or when cornering.
L'admittance A2(s) est définie comme suit:The admittance A 2 (s) is defined as follows:
Avec :
- m2étant la masse de la caisse 13.With :
- m 2 being the mass of body 13.
Le digramme simplifié à retour unitaire comporte une admittance équivalente A*2(s) définie comme suit:The simplified diagram with unit return has an equivalent admittance A* 2 (s) defined as follows:
Avec:
- m2étant la masse de la caisse 13, et
- bshétant un coefficient égal par exemple à 3000 Ns/m.With:
- m 2 being the mass of the body 13, and
- b sh being a coefficient equal for example to 3000 Ns/m.
La loi de commande de type "Skyhook" est bien adaptée sur le plan de l’isolation vibratoire de la caisse 13. Néanmoins, pour le franchissement d’obstacles isolés, cette loi de commande trouve une limite lorsque l’amplitude de l’obstacle à franchir est supérieure à la course disponible de la suspension.The "Skyhook" type control law is well suited in terms of vibration isolation of the body 13. Nevertheless, for crossing isolated obstacles, this control law finds a limit when the amplitude of the obstacle to overcome is greater than the available travel of the suspension.
L’invention vise à résoudre efficacement ce problème sécuritaire en proposant un système de suspension d'un véhicule comprenant pour chaque roue un amortisseur à caractéristiques d'amortissement variables monté entre une caisse du véhicule et une masse non suspendue correspondant à un ensemble formé par la roue, un système de freinage monté sur la roue et une partie d'un essieu,
- ledit amortisseur à caractéristiques d'amortissement variables étant commandé par un calculateur de suspension embarqué,
- ledit calculateur de suspension mettant en œuvre une loi commande dite de type "Skyhook" tendant à maîtriser un mouvement de la caisse du véhicule à un degré de liberté par rapport à un point virtuel se déplaçant à une même vitesse horizontale que le véhicule,
- un effort d’amortissement de l'amortisseur à caractéristiques d'amortissement variables issu de la loi d'amortissement étant obtenu par le produit entre une vitesse absolue de la caisse du véhicule et une fonction de transfert définie par un coefficient d'amortissement, quatre pulsations, ainsi que deux ordres non entiers.The invention aims to effectively solve this safety problem by proposing a vehicle suspension system comprising, for each wheel, a shock absorber with variable damping characteristics mounted between a body of the vehicle and an unsprung mass corresponding to an assembly formed by the wheel, a braking system mounted on the wheel and part of an axle,
- said shock absorber with variable damping characteristics being controlled by an on-board suspension computer,
- said suspension computer implementing a so-called "Skyhook" type control law tending to control a movement of the body of the vehicle with one degree of freedom with respect to a virtual point moving at the same horizontal speed as the vehicle,
- a damping force of the shock absorber with variable damping characteristics resulting from the damping law being obtained by the product between an absolute speed of the vehicle body and a transfer function defined by a damping coefficient, four beats, as well as two non-integer orders.
L'invention permet de réduire l'amplification du mouvement de la caisse et d'améliorer les performances de filtrage des vibrations.The invention makes it possible to reduce the amplification of the movement of the body and to improve the performance of filtering vibrations.
Selon une réalisation de l'invention, la fonction de transfert est exprimée dans l’espace de Laplace.According to one embodiment of the invention, the transfer function is expressed in Laplace space.
Selon une réalisation de l'invention, la fonction de transfert est définie de la façon suivante:
Avec :
- s étant une variable de Laplace,
- Facsh(s) étant l’effort d'amortissement généré par l’amortisseur à caractéristiques d'amortissement variables,
- V2(s) étant la vitesse verticale absolue de la caisse,
- C0étant le coefficient d'amortissement,
- miet mdétant les ordres non entiers,
- ωibétant une première pulsation,
- ωihétant une deuxième pulsation,
- ωdbétant une troisième pulsation, et
- ωdhétant une quatrième pulsation.With :
- s being a Laplace variable,
- F acsh (s) being the damping force generated by the shock absorber with variable damping characteristics,
- V 2 (s) being the absolute vertical speed of the body,
- C 0 being the damping coefficient,
- m i and m d being the non-integer orders,
- ω ib being a first pulse,
- ω ih being a second pulse,
- ω db being a third beat, and
- ω dh being a fourth pulsation.
Selon une réalisation de l'invention, le coefficient d'amortissement est compris 5000 et 10000 Ns/m.According to one embodiment of the invention, the damping coefficient is between 5000 and 10000 Ns/m.
Selon une réalisation de l'invention, l'ordre non entier miest compris entre 0 inclus et 1 inclus.According to one embodiment of the invention, the non-integer order m i is between 0 inclusive and 1 inclusive.
Selon une réalisation de l'invention, l'ordre non entier mdest compris entre 1 inclus et 2 exclu.According to one embodiment of the invention, the non-integer order m d is between 1 included and 2 excluded.
Selon une réalisation de l'invention, la première pulsation est inférieure à la deuxième pulsation, laquelle est inférieure à la troisième pulsation, laquelle est inférieure à la quatrième pulsation.According to one embodiment of the invention, the first pulse is lower than the second pulse, which is lower than the third pulse, which is lower than the fourth pulse.
Selon une réalisation de l'invention, la fréquence correspondante de chaque pulsation est comprise entre 0Hz et 5Hz.According to one embodiment of the invention, the corresponding frequency of each pulse is between 0Hz and 5Hz.
Selon une réalisation de l'invention, pour un dimensionnement donné du système de suspension et des performances en isolation vibratoire souhaitées, les valeurs du coefficient d'amortissement, des deux ordres non entiers, et des quatre pulsations sont figées.According to one embodiment of the invention, for a given dimensioning of the suspension system and the desired vibration isolation performance, the values of the damping coefficient, of the two non-integer orders, and of the four pulsations are frozen.
L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant un système de suspension tel que précédemment défini.The invention also relates to a motor vehicle comprising a suspension system as defined above.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.The invention will be better understood on reading the following description and on examining the accompanying figures. These figures are given only by way of illustration but in no way limit the invention.
Les éléments identiques, similaires, ou analogues, conservent la même référence d'une figure à l'autre.Identical, similar or analogous elements retain the same reference from one figure to another.
La figure 3 montre un modèle d'un système de suspension quart de véhicule comportant, pour chaque roue, un ressort 11 de raideur k2, par exemple de l'ordre de 26000 N/m, et un amortisseur 12 à caractéristiques d'amortissement variables, dit amortisseur variable, montés entre une caisse 13 du véhicule et une masse non suspendue 14.FIG. 3 shows a model of a quarter-vehicle suspension system comprising, for each wheel, a spring 11 of stiffness k 2 , for example of the order of 26000 N/m, and a shock absorber 12 with damping characteristics variables, called variable damper, mounted between a body 13 of the vehicle and an unsprung mass 14.
L'amortisseur variable 12 est de type "semi-actif" dans la mesure où il ne reçoit pas d'apport d'énergie pour générer un mouvement. L'amortisseur variable 12 pourra être, de façon connue en soi, à pilotage magnétique de façon à modifier, en fonction d'un courant, la viscosité de l’huile par l’ajout de particules magnétiques. En variante, l'amortisseur variable 12 pourra comporter une électrovanne pilotée permettant de modifier une vitesse de passage de l'huile d'une chambre à une autre.The variable damper 12 is of the "semi-active" type insofar as it receives no energy input to generate a movement. The variable damper 12 may be, in a manner known per se, magnetically controlled so as to modify, depending on a current, the viscosity of the oil by adding magnetic particles. As a variant, the variable damper 12 may comprise a controlled solenoid valve making it possible to modify the speed of passage of the oil from one chamber to another.
L'amortisseur variable 12 présente un amortissement minimal b2 0et est apte à produire un effort variable Facshdéfini plus en détails ci-après. De préférence, l'amortissement minimal b2 0est calculé de manière que le rebond de la roue à sa fréquence propre soit contenu suivant un facteur d’amplification inférieur à 3. L'amortissement minimal b2 0est par exemple de l'ordre de 1000 Ns/m.The variable damper 12 has a minimum damping b 2 0 and is capable of producing a variable force F acsh defined in more detail below. Preferably, the minimum damping b 2 0 is calculated so that the rebound of the wheel at its natural frequency is contained according to an amplification factor of less than 3. The minimum damping b 2 0 is for example of the order of 1000 Ns/m.
La masse non suspendue 14 correspond à un ensemble formé par la roue y compris le pneu, un système de freinage monté sur la roue et une partie d'un essieu correspondant. Cet ensemble présente une masse m1, par exemple de l'ordre de 40kg, tandis que la caisse 13 présente une masse m2par exemple supérieure à 250kg.The unsprung mass 14 corresponds to an assembly formed by the wheel including the tire, a braking system mounted on the wheel and part of a corresponding axle. This assembly has a mass m 1 , for example of the order of 40 kg, while the body 13 has a mass m 2 for example greater than 250 kg.
La masse non suspendue 14 est en contact avec le sol par l’intermédiaire d'un pneu 15 ayant une raideur k1et un coefficient d'amortissement visqueux b1. La raideur k1est par exemple de l'ordre de 300000N/m tandis que le coefficient d'amortissement b1est par exemple de l'ordre 50Ns/m. Dans la bande de fréquence analysée, on considère que le pneu 15 suit la courbe de la route. On ne prend donc pas en compte les valeurs de raideur k1et de coefficient d'amortissement b1du pneu 15 dans le cadre de l'étude vibratoire.The unsprung mass 14 is in contact with the ground via a tire 15 having a stiffness k 1 and a viscous damping coefficient b 1 . The stiffness k 1 is for example of the order of 300000N/m while the damping coefficient b 1 is for example of the order of 50Ns/m. In the analyzed frequency band, it is considered that the tire 15 follows the curve of the road. The values of stiffness k 1 and damping coefficient b 1 of tire 15 are therefore not taken into account in the context of the vibration study.
L'amortisseur variable 12 est commandé par un calculateur 17 de suspension embarqué. Le calculateur 17 de suspension met en œuvre une loi de commande de type "Skyhook" tendant à maîtriser un mouvement de la caisse 13 du véhicule à un degré de liberté par rapport à un point virtuel se déplaçant à une même vitesse horizontale que le véhicule.The variable damper 12 is controlled by an onboard suspension computer 17. The suspension computer 17 implements a "Skyhook" type control law tending to control a movement of the body 13 of the vehicle with one degree of freedom relative to a virtual point moving at the same horizontal speed as the vehicle.
La mise en équation sous forme de bloc diagramme de la loi de commande est représentée sur la figure 4. Cette mise en équation est effectuée dans le domaine de Laplace. La variable "s" est donc liée à l'expression d'une grandeur physique dans le domaine de Laplace tandis que la variable "t", apparaissant sur les figures, est liée à l'expression de la grandeur physique dans le domaine temporel.The equation in the form of a block diagram of the control law is represented in FIG. 4. This equation is carried out in the Laplace domain. The variable “s” is therefore linked to the expression of a physical quantity in the Laplace domain while the variable “t”, appearing in the figures, is linked to the expression of the physical quantity in the time domain.
On définit une impédance de suspension Is0(s) égale au ratio entre une force de suspension Fs(s) appliquée à la roue et à la caisse 13 divisée par un écart relatif V12(s) entre la vitesse verticale absolue de la caisse V2(s) et la vitesse verticale de la masse non-suspendue V1(s),soit:A suspension impedance I s0 (s) is defined as equal to the ratio between a suspension force F s (s) applied to the wheel and to the body 13 divided by a relative difference V 12 (s) between the absolute vertical speed of the body V 2 (s) and the vertical speed of the unsuspended mass V 1 (s), i.e.:
Avec :
- k2étant la raideur du ressort 11 de la suspension,
- b2 0étant l'amortissement minimal de l'amortisseur variable 12.With :
- k 2 being the stiffness of the spring 11 of the suspension,
- b 2 0 being the minimum damping of the variable damper 12.
L'effort d'amortissement Facsh(s) généré par l’amortisseur variable 12 via une boucle de rétroaction et issu de la loi d'amortissement est obtenu par le produit entre une vitesse verticale absolue V2(s) de la caisse 13 du véhicule et une fonction de transfert Ccsh(s) définie par un coefficient d'amortissement C0, quatre pulsations ωib, ωih, ωdb, ωdhainsi que deux ordres non entiers mi, md.The damping force F acsh (s) generated by the variable damper 12 via a feedback loop and resulting from the damping law is obtained by the product between an absolute vertical speed V 2 (s) of the body 13 of the vehicle and a transfer function C csh (s) defined by a damping coefficient C 0 , four pulsations ω ib , ω ih , ω db , ω dh as well as two non-integer orders m i , m d .
Plus précisément, la fonction de transfert Ccsh(s) est définie de la façon suivante:
Avec :
- Fa csh(s) étant l’effort d'amortissement généré par l’amortisseur variable 12,
- V2(s) étant la vitesse verticale absolue de la caisse 13,
- C0étant le coefficient d'amortissement,
- miet mdétant les ordres non entiers
- ωibétant une première pulsation,
- ωihétant une deuxième pulsation,
- ωdbétant une troisième pulsation et
- ωdhétant une quatrième pulsation.With :
- F a csh (s) being the damping force generated by the variable damper 12,
- V 2 (s) being the absolute vertical speed of the body 13,
- C 0 being the damping coefficient,
- m i and m d being the non-integer orders
- ω ib being a first pulse,
- ω ih being a second pulse,
- ω db being a third beat and
- ω dh being a fourth pulsation.
De préférence, le coefficient d'amortissement C0est compris entre 5000 et 10000 Ns/m. L'ordre miest compris entre 0 inclus et 1 inclus. L'ordre mdest compris entre 1 inclus et 2 exclu.Preferably, the damping coefficient C0is between 5000 and 10000 Ns/m. The order mIis between 0 inclusive and 1 inclusive. The order mdis between 1 included and 2 excluded.
Par ailleurs, la première pulsation ωibest inférieure à la deuxième pulsation ωih, laquelle est inférieure à la troisième pulsation ωdb, laquelle est inférieure à la quatrième pulsation ωdh. La fréquence correspondante de chaque pulsation ωib, ωih, ωdb, ωdhest comprise entre 0Hz et 5Hz.Furthermore, the first pulse ω ib is lower than the second pulse ω ih , which is lower than the third pulse ω db , which is lower than the fourth pulse ω dh . The corresponding frequency of each pulse ω ib , ω ih , ω db , ω dh is between 0Hz and 5Hz.
La somme de la force de suspension Fs(s) et d'un report de charge F0(s) à laquelle on soustrait l'effort Facsh(s) généré par l’amortisseur variable 12 est appliquée en entrée d'un bloc d'admittance A2(s) de la masse suspendue qui permet de déterminer la vitesse verticale absolue V2(s) de la caisse 13. Le report de charge F0(s) est une entrée d'effort sur la suspension correspondant par exemple à un transfert d'effort au cours d'une phase de freinage ou en virage.The sum of the suspension force F s (s) and of a load transfer F 0 (s) from which the force F acsh (s) generated by the variable damper 12 is subtracted is applied at the input of a admittance block A 2 (s) of the suspended mass which makes it possible to determine the absolute vertical speed V 2 (s) of the body 13. The load report F 0 (s) is a force entry on the corresponding suspension for example to a transfer of force during a braking phase or when cornering.
L'admittance A2(s) est définie comme suit:The admittance A 2 (s) is defined as follows:
Avec :
- m2étant la masse de la caisse 13.With :
- m 2 being the mass of body 13.
Le digramme simplifié à retour unitaire comporte une admittance équivalente A*2(s) définie comme suit:The simplified diagram with unit return has an equivalent admittance A* 2 (s) defined as follows:
Avec :
- m2étant la masse de la caisse 13, et
- Ccsh(s) étant la fonction de transfert précédemment définie.With :
- m 2 being the mass of the body 13, and
- C csh (s) being the previously defined transfer function.
Dans le plan de Black-Nichols, la fonction de transfert en boucle ouverte
La figure 5 est une représentation graphique, lors d'un mouvement de pompage, d'un déplacement Zc de la caisse 13 par rapport à une variation de la route Zr (ratio Zc/Zr) en fonction d'une fréquence f exprimée en Hertz.FIG. 5 is a graphic representation, during a pumping movement, of a displacement Zc of the body 13 with respect to a variation of the route Zr (ratio Zc/Zr) as a function of a frequency f expressed in Hertz .
La courbe C1 a été obtenue pour l'amortissement minimal b2 0de l'amortisseur variable 12.The curve C1 was obtained for the minimum damping b 2 0 of the variable damper 12.
La courbe C2 a été obtenue pour un amortisseur classique non-variable.Curve C2 was obtained for a conventional non-variable damper.
La courbe C3 a été obtenue pour un amortisseur variable 12 mettant en œuvre une loi de commande de type "Skyhook" classique.Curve C3 was obtained for a variable damper 12 implementing a conventional "Skyhook" type control law.
La courbe C4 a été obtenue pour un amortisseur variable 12 mettant en œuvre une loi de commande de type "Skyhook" selon la présente invention.Curve C4 was obtained for a variable damper 12 implementing a “Skyhook” type control law according to the present invention.
Ces courbes mettent en évidence qu'entre 0.5Hz et 2Hz la loi de commande selon l'invention réduit l'amplification du mouvement de la caisse 13 par rapport aux autres systèmes. Au-delà de 2Hz, la loi de commande selon l'invention améliore le filtrage des vibrations.These curves show that between 0.5Hz and 2Hz the control law according to the invention reduces the amplification of the movement of the body 13 compared to other systems. Beyond 2 Hz, the control law according to the invention improves the filtering of vibrations.
Pour un dimensionnement donné du système de suspension (masses, raideurs…) et des performances en isolation vibratoire (Confort Basse Fréquence) souhaitées, les valeurs du coefficient d'amortissement C0, des deux ordres non entiers mi, md, des quatre pulsations ωib, ωih, ωdb, ωdh sont figées.For a given dimensioning of the suspension system (mass, stiffness, etc.) and the vibration isolation performance (Low Frequency Comfort) desired, the values of the damping coefficient C0, of the two non-integer orders mI, md, of the four pulsations ωib, ωih, ωdb, ωdh are frozen.
La loi de commande selon l'invention a été décrite dans le cadre d'un mouvement de pompage et pourra se décliner pour les autres mouvements basse fréquence de la caisse 13, à savoir le tangage et le roulis.The control law according to the invention has been described in the context of a pumping movement and can be declined for the other low frequency movements of the body 13, namely the pitch and the roll.
Claims (9)
- ledit amortisseur (12) à caractéristiques d'amortissement variables étant commandé par un calculateur (17) de suspension embarqué,
- ledit calculateur (17) de suspension mettant en œuvre une loi commande dite de type "Skyhook" tendant à maîtriser un mouvement de la caisse (13) du véhicule à un degré de liberté par rapport à un point virtuel se déplaçant à une même vitesse horizontale que le véhicule,
caractérisé en ce qu'un effort d’amortissement (Facsh(s)) de l'amortisseur (12) à caractéristiques d'amortissement variables issu de la loi d'amortissement est obtenu par le produit entre une vitesse absolue (V2(s)) de la caisse (13) du véhicule et une fonction de transfert (Ccsh(s)) définie par un coefficient d'amortissement (C0), quatre pulsations (ωib, ωih, ωdb, ωdh), ainsi que deux ordres non entiers (mi, md).Suspension system of a vehicle comprising for each wheel a shock absorber (12) with variable damping characteristics mounted between a body (13) of the vehicle and an unsprung mass (14) corresponding to an assembly formed by the wheel, a system brake mounted on the wheel and part of an axle,
- said shock absorber (12) with variable damping characteristics being controlled by an on-board suspension computer (17),
- said suspension computer (17) implementing a so-called "Skyhook" type control law tending to control a movement of the body (13) of the vehicle with one degree of freedom relative to a virtual point moving at the same speed horizontal than the vehicle,
characterized in that a damping force (F acsh (s)) of the shock absorber (12) with variable damping characteristics resulting from the damping law is obtained by the product between an absolute speed (V 2 ( s)) of the body (13) of the vehicle and a transfer function (C csh (s)) defined by a damping coefficient (C 0 ), four pulsations (ω ib , ω ih , ω db , ω dh ) , as well as two non-integer orders (m i , m d ).
Avec :
- s étant une variable de Laplace,
- Facsh(s) étant l’effort d'amortissement généré par l’amortisseur à caractéristiques d'amortissement variables (12),
- V2(s) étant la vitesse verticale absolue de la caisse (13),
- C0étant le coefficient d'amortissement,
- miet mdétant les ordres non entiers,
- ωibétant une première pulsation,
- ωihétant une deuxième pulsation,
- ωdbétant une troisième pulsation, et
- ωdhétant une quatrième pulsation.Suspension system according to Claim 1, characterized in that the transfer function (C csh (s)) being expressed in Laplace space, the transfer function (C csh (s)) is defined as follows:
With :
- s being a Laplace variable,
- F acsh (s) being the damping force generated by the damper with variable damping characteristics (12),
- V 2 (s) being the absolute vertical speed of the body (13),
- C 0 being the damping coefficient,
- m i and m d being the non-integer orders,
- ω ib being a first pulse,
- ω ih being a second pulse,
- ω db being a third beat, and
- ω dh being a fourth pulsation.
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- 2020-04-16 FR FR2003817A patent/FR3109332B1/en active Active
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| CN115570924A (en) * | 2022-09-06 | 2023-01-06 | 西华大学 | Iterative learning improvement-based H-infinity control method |
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