[发明专利]一种基于主动悬架评价指标的车身姿态解耦控制方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车减振控制技术领域，具体涉及一种基于主动悬架评价指标的车身姿态解耦控制方法。

背景技术

近年来，国内外许多学者在悬架控制方面做了大量的研究工作，有主动悬架和半主动悬架。半主动悬架又包括电流变液、磁流变液和可调阻尼减震器等，采用了各种不同的控制算法(如最优控制、鲁棒控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等)，效果不尽相同。

无论使用何种结构悬架和控制策略都无法解决理论上存在的车身运动姿态耦合的影响。例如汽车在行驶的过程中有垂向运动，同时还会存在俯仰运动和侧倾运动。三种运动之间会相互影响，造成车身的扭转等情形。车身姿态解耦控制就是考虑到了车身运动姿态耦合作用将其隔离开来分别控制，但是分别控制最终作用在悬架上的作动力将会产生不同的效果，可能是同向的也可能是异向的。也有考虑到了这种效果，提出分层递阶的思想，但是没有将车身姿态进行解耦，而是针对耦合运动作为一种特殊状态设计控制策略。由于耦合运动复杂、状态比较多，提高了程序的时间成本，实际控制效果上存在很大的滞后性，离产品应用还有一段距离。

发明内容

本发明的目的在于提出一种汽车主动悬架作动力控制的系统和方法，对车身运动姿态进行解耦分析，将耦合运动分解成垂向运动、俯仰运动和侧倾运动，针对每种运动分别采用参数自调整模糊控制，然后把抑制垂向运动、俯仰运动和侧倾运动需要的三种作动力优化，就得到实现总体控制目标的各个主动减振器输出的作动力。总体控制目标的评价方法采用一种构造悬架效用函数的新方法，并且给出了寻求最优解的算法，提高汽车的平顺性和操稳性。

本发明的一个技术方案如下：

一种基于主动悬架评价指标的车身姿态解耦控制系统，包括安装于车身质心处加速度传感器和陀螺仪传感器、车身运动解耦模块、模糊控制器和悬架系统；所述加速度传感器和陀螺仪在线提取汽车行驶中车身的运动姿态信号发送至所述车身运动解耦模块，所述车身运动解耦模块将车身运动姿态解耦成运动垂向运动、俯仰运动和侧倾运动三种运动形式，所述模糊控制器分别针对每种运动将车身分成不同的模块，采用参数自调整模糊策略提出每只悬架的作动力施加方案，输出控制信号至悬架系统的四支主动减振器，施加作动力，完成一个控制循环。

所述模糊控制器包括垂向控制器、俯仰控制器和侧倾控制器。

本发明的另一个技术方案如下：

一种基于主动悬架评价指标的车身姿态解耦控制方法，包括下列步骤：利用加速度传感器和陀螺仪在线提取汽车行驶中车身的运动姿态信号，将车身运动姿态解耦成三种运动垂向运动、俯仰运动和侧倾运动，针对每种运动将车身分成不同的模块，采用参数自调整模糊策略提出每只悬架的作动力施加方案；而后根据悬架效用函数来评价方案，其中效用函数的最优值采用简单黄金分割算法求解，从而使悬架控制获得良好的效果和实时性。

本发明的关键是悬架效用函数的构建、参数的优化和最优值的寻取。

附图说明

图1是本发明实施例1基于主动悬架评价指标的车身姿态解耦控制系统框图

图2是基于主动悬架评价指标的车身姿态解耦控制方法的汽车主动悬架系统示意

图3是对行进中的汽车运动姿态的划分

图4是整车运动分解原理

图5是垂直运动控制模块

图6是俯仰运动控制模块

图7是侧倾运动控制模块

图8是参数自调整模糊控制原理

图9是车身垂直加速度均方根值比较

图10是车身俯仰角加速度峰值比较

图11是车身侧倾角峰值比较

具体实施方式

以下结合附图对本发明方法做详细说明。

如图1所示，一种基于主动悬架评价指标的车身姿态解耦控制系统，包括安装于车身质心处加速度传感器和陀螺仪传感器、车身运动解耦模块、模糊控制器和悬架系统；加速度传感器和陀螺仪在线提取汽车行驶中车身的运动姿态信号发送至车身运动解耦模块，车身运动解耦模块将车身运动姿态解耦成运动垂向运动、俯仰运动和侧倾运动三种运动形式，模糊控制器分别针对每种运动将车身分成不同的模块，采用参数自调整模糊策略提出每只悬架的作动力施加方案，输出控制信号至悬架系统的四支主动减振器，施加作动力，完成一个控制循环。模糊控制器包括垂向控制器、俯仰控制器和侧倾控制器。