JP6957769B2 - 車両姿勢偏差に基づく慣性調整アクティブサスペンションシステムおよび制御方法 - Google Patents
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Description
一定のスキャンサイクルで、慣性測定ユニットによって座標原点Oの垂直変位wO、ピッチ角αOおよびロール角βOを測定して電子制御ユニットに出力するステップ1)と、
電子制御ユニットによって質量中心Wの相対座標原点Oの幾何学的関係と座標原点Oの垂直変位wO、ピッチ角αO与ロール角βOに基づいて、車両の質量中心Wにおける垂直変位ww、ピッチ角αwおよびロール角βwを計算するステップ2)と、
電子制御ユニットによって垂直変位ww、ピッチ角αwおよびロール角βwに対して遮断周波数がωHのハイパスフィルターを行い、フィルター後の垂直変位はwHであり、ピッチ角はαHであり、ピッチ角はβHであるステップ3)と、
ステップ3)で得られた垂直変位wH、ピッチ角αHおよびロール角βHと前のスキャンサイクルの値を比較して、垂直変位、ピッチ角、ロール角の変化量Δw、Δα、Δβを計算して、−Δw、−Δα、−Δβを姿勢相対補正量とし、車両サスペンション機構の逆運動学のアルゴリズムにより車両各サスペンションサーボ作動シリンダーの伸縮量の目標値を計算し、前記目標値をサーボコントローラーグループに送信して各サスペンションサーボ作動シリンダーの変位サーボ制御を行い、車両姿勢目標の制御を実現することにより、垂直変位wH、ピッチ角αHおよびロール角βHがほぼ変化しないようにし、車両の質量中心の軌跡が直線または円弧に沿って移動し、車体の姿勢が変化しないようにするステップ4)とを含む。
座標系OXYZにおける質量中心Wの座標をxW、yW、zWとすることを特徴とする。
車両が水平面に静止している時、ハイパスフィルター後に出力される垂直変位wH、ピッチ角αHおよびロール角βHはすべて0に収束されるステップS1、
車両を許容限界の横方向勾配および縦方向勾配に静止駐車し、ハイパスフィルター後に出力される垂直変位wH、ピッチ角αHおよびロール角βHは比較的に小さな値に収束され、前記値はシステム安定性制御に必要な誤差範囲内にあるステップS2、
S1とS2の2つの条件を満たす場合、遮断周波数ωHは低い値を取るステップS3によって決定される。
従来のアクティブサスペンションシステムおよび制御方法と比較して、本発明によって提出される慣性制御の原理に基づくアクティブサスペンションシステムおよび制御方法は、各サーボ作動シリンダーの伸縮を制御することにより、車両の運転の姿勢を制御し、ほぼ変化のない状態に保つことで、走行するときの車体の振動を低減し、複雑な道路を走行するときの速度、操縦安定性、および乗り心地を改善できる。
図1に示したように、車体13、慣性測定ユニット1、車輪2、3、4および車輪2、3、4に一対一に対応するサスペンションサーボ作動シリンダー5、6、7およびサスペンションサーボ作動シリンダー5、6、7にそれぞれ対応する変位センサー8、9、10、電子制御ユニット11おおびサーボコントローラーグループ12を含む。ここで、慣性測定ユニット1は、車体13に固定され、車輪2、3、4はそれぞれ、サスペンションサーボ作動シリンダー5、6、7を介して車体13の下方に連結され、変位センサー8、9、10はそれぞれ、サスペンションサーボ作動シリンダー5、6、7のストロークを測定するために使用され、かつ変位センサーの変位フィードバック値の測定信号を形成し、前記測定信号をサーボコントローラーグループ12に送信する。電子制御ユニット11およびサーボコントローラーグループ12は、車体13に固定装着され、前記電子制御ユニット11は、慣性測定ユニット1およびサーボコントローラーグループ12に通信接続され、サーボコントローラーグループ12は、変位センサー8、9、10に通信接続される。電子制御ユニット11は、慣性測定ユニット1によって測定された車両姿勢パラメータを読み取り、車両の現在の時刻と前の時刻の姿勢偏差を計算し、姿勢制御パラメータをサーボコントローラーグループ12に出力し、サーボコントローラーグループ12は、電子制御ユニットによって出力された姿勢制御パラメータおよび変位センサーの変位フィードバック値に基づいて、各サスペンションサーボ作動シリンダー5、6、7の伸縮動作を制御して、車両の質量中心がほぼ直線または円弧に沿って移動し、車体の姿勢が変化しないようにする。
図2に示したように、本実施例は四輪車両であり、システムは、車体13、慣性測定ユニット1、車輪2、3、4.1、4.2および車輪2、3、4.1、4.2に一対一に対応するサスペンションサーボ作動シリンダー5、6、7.1、7.2と対応する変位センサー8、9、10.1、10.2、電子制御ユニット11、およびサーボコントローラーグループ12を含む。ここで、慣性測定ユニット1は、車体13に固定装着され、車輪2、3、4.1、4.2は、サスペンションサーボ作動シリンダー5、6、7.1、7.2を介して車体13の下方に連結され、変位センサー8、9、10.1、10.2はそれぞれ、サスペンションサーボ作動シリンダー5、6、7.1、7.2のストロークを測定するために使用され、電子制御ユニット11およびサーボコントローラーグループ12は、車体に固定され、前記電子制御ユニット11は、慣性測定ユニット1およびサーボコントローラーグループ12に通信接続され、サーボコントローラーグループ12は、変位センサー8、9、10.1、10.2に通信接続される。
Claims (3)
- 車両姿勢偏差に基づく慣性調整アクティブサスペンションシステムの制御方法であって、前記慣性調整アクティブサスペンションシステムは、
車体および複数の車輪を含み、慣性測定ユニット、電子制御ユニット、サーボコントローラーグループ、車輪に一対一に対応するサスペンションサーボ作動シリンダーおよび変位センサーをさらに含み、慣性測定ユニット、電子制御ユニットおよびサーボコントローラーグループは、車体に固定され、車輪は、サスペンションサーボ作動シリンダーを介して車体の下方に連結され、変位センサーは、サスペンションサーボ作動シリンダーのストロークを測定するために使用され、前記電子制御ユニットはそれぞれ、慣性測定ユニットおよびサーボコントローラーグループに通信接続され、サーボコントローラーグループは変位センサーに通信接続され、電子制御ユニットは、慣性測定ユニットによって測定された車両姿勢パラメータを読み取り、車両の現在の時刻と前の時刻の姿勢偏差を計算し、姿勢制御パラメータをサーボコントローラーグループに出力し、サーボコントローラーグループは、電子制御ユニットによって出力された姿勢制御パラメータおよび変位センサーの変位フィードバック値に基づいて、各サスペンションサーボ作動シリンダーの動作を制御して、車両の質量中心がほぼ直線または円弧に沿って移動し、車体の姿勢が変化しないようにし、
すべての車輪を3つの車輪グループに分け、各車輪グループ内に1つの車輪または複数の車輪を設置し、ある車輪グループ内の車輪の数が1より大きい場合、前記車輪グループ内のすべてのサスペンションサーボ作動シリンダーの上部チャンバーと下部チャンバーはそれぞれ連通されて、前記車輪グループが車体を支持する1つの支点を構成し、3つの車輪グループが車体の3つの支点を構成するようにし、3つの支点の支持高さを制御することにより、車体の姿勢を制御し、
前記制御方法において、
慣性測定ユニットの中心点Oを座標原点とする座標系OXYZを構築し、車両走行の正方向をY軸正方向、車両走行の右側方向をX軸正方向、XOY平面に垂直な方向をZ軸正方向と定義し、車体質量中心をWと定義し、電子制御ユニットの内部でスキャンサイクルをプリセットし、前記制御方法は、
一定のスキャンサイクルで、慣性測定ユニットによって座標原点Oの垂直変位w O 、ピッチ角α O およびロール角β O を測定して電子制御ユニットに出力するステップ1)と、
電子制御ユニットによって質量中心Wの相対座標原点Oの幾何学的関係と座標原点Oの垂直変位w O 、ピッチ角α O およびロール角β O に基づいて、車両の質量中心Wにおける垂直変位w w 、ピッチ角α w およびロール角β w を計算するステップ2)と、
電子制御ユニットによって垂直変位w w 、ピッチ角α w およびロール角β w に対して遮断周波数がω H のハイパスフィルターを行い、フィルター後の垂直変位はw H であり、ピッチ角はα H であり、ロール角はβ H であるステップ3)と、
ステップ3)で得られた垂直変位w H 、ピッチ角α H およびロール角β H と前のスキャンサイクルの値を比較して、垂直変位、ピッチ角、ロール角の変化量Δw、Δα、Δβを計算して、−Δw、−Δα、−Δβを姿勢相対補正量とし、車両サスペンション機構の逆運動学のアルゴリズムにより車両の各サスペンションサーボ作動シリンダーの伸縮量の目標値を計算し、前記目標値をサーボコントローラーグループに送信して各サスペンションサーボ作動シリンダーの変位サーボ制御を行い、車両姿勢目標の制御を実現することにより、垂直変位w H 、ピッチ角α H およびロール角β H がほぼ変化しないようにし、車両の質量中心の軌跡が直線または円弧に沿って移動し、車体の姿勢が変化しないようにするステップ4)と、を含むことを特徴とする、車両姿勢偏差に基づく慣性調整アクティブサスペンションシステムの制御方法。 - 遮断周波数ωHは、
ステップS1、車両が水平面に静止している時、ハイパスフィルター後に出力される垂直変位wH、ピッチ角αHおよびロール角βHはすべて0に収束されること、
ステップS2、車両を許容限界の横方向勾配および縦方向勾配に静止駐車し、ハイパスフィルター後に出力される垂直変位wH、ピッチ角αHおよびロール角βHは比較的に小さな値に収束され、前記値はシステム安定性制御に必要な誤差範囲内にあること、
ステップS3、S1とS2の2つの条件を満たす場合、遮断周波数ωHは低い値を取ることによって決定されることを特徴とする、請求項1に記載の車両姿勢偏差に基づく慣性調整アクティブサスペンションシステムの制御方法。
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