[发明专利]一种复合双馈能式悬架作动器及其控制策略

权利要求书

1.一种复合双馈能式悬架作动器的控制方法，其特征在于：所述复合双馈能式悬架作动器包括作动器本体与控制单元，作动器本体主要包括直线电机模块和压电模块，控制单元主要包括能量回收模块和直线电机控制模块两部分，所述复合双馈能式悬架作动器的直线电机模块包括直线电机初级永磁体(13)、直线电机次级永磁体(15)、直线电机次级永磁体与上壳体连接件(16)、直线电机初级永磁体基座(10)和直线电机次级永磁体下端盖(11)，所述复合双馈能式悬架作动器包括与作动器下壳体(7)连接的直线电机初级永磁体基座(10)，所述直线电机初级永磁体(13)安装在直线电机初级永磁体基座(10)内，隔磁板(14)布置在直线电机初级永磁体(13)的上下端，所述直线电机次级永磁体与上壳体连接件(16)连接作动器上壳体(2)与直线电机次级永磁体(15)；

所述复合双馈能式悬架作动器的压电模块包括上压电弹簧(3)、压电材料(4)、压电振子(5)、带有双面粘性的绝缘体(6)和下压电弹簧(9)，所述上压电弹簧(3)布置在作动器上壳体(2)与带有双面粘性的绝缘体(6)之间，所述上压电弹簧(3)的上端与作动器上壳体(2)固定连接，所述上压电弹簧(3)的下端与带有双面粘性的绝缘体(6)的上端固定连接，所述带有双面粘性的绝缘体(6)之间镶嵌粘接有10组压电材料(4)与压电振子(5)，压电振子(5)与压电材料(4)间隔设置，所述带有双面粘性的绝缘体(6)固定安装在直线电机初级永磁体基座(10)上，所述下压电弹簧(9)布置在带有双面粘性的绝缘体(6)与作动器下壳体(7)之间，所述下压电弹簧(9)的上端与带有双面粘性的绝缘体(6)固定连接，所述下压电弹簧(9)的下端与作动器下壳体(7)固定连接，所述上压电弹簧(3)与下压电弹簧(9)套在直线电机初级永磁体基座(10)外；

所述复合双馈能式悬架作动器的作动器上壳体(2)套在作动器下壳体(7)的外部，密封圈(12)安装在作动器下壳体(7)的外部，保证作动器上壳体(2)与作动器下壳体(7)之间保证一定的密封性，上吊耳(1)固定连接在作动器上壳体上，用于连接汽车簧载质量，下吊耳(8)固定连接在作动器下壳体(7)上，用于连接汽车非簧载质量；

所述控制单元包括能量回收模块和直线电机控制模块两部分，所述直线电机控制模块主要包括作动器控制器、可控恒流源电路和直线电机；所述作动器控制器的输入端接有用于对簧载质量位移进行检测的簧载质量位移传感器，有用于对非簧载质量位移进行检测的非簧载质量位移传感器，有用于对簧载质量速度进行检测的簧载质量速度传感器，有用于对非簧载质量速度进行检测的非簧载质量速度传感器，有用于对第一超级电容电压进行检测的第一超级电容电压传感器，有用于对第二超级电容电压进行检测的第二超级电容电压传感器，所述作动器控制器的输出端接有用于对输出电流进行控制的可控恒流源电路，有用于控制第一超级电容对蓄电池进行充电的第一MOS开关触发驱动模块，有用于控制第二超级电容对蓄电池进行充电的第二MOS开关触发驱动模块；

所述压电模块的馈能电路依次包括压电振子(5)、压电材料(4)、第一整流电路、第一超级电容、第一MOS开关触发驱动模块和蓄电池；所述直线电机的馈能模块包括直线电机、第二整流电路、第二超级电容、第二MOS开关触发驱动模块和蓄电池；

所述复合双馈能式悬架作动器的控制方法包括以下步骤：

S1:数据采集及同步传输：簧载质量位移传感器对簧载质量位移进行周期性采样，记作Xs,i，非簧载质量位移传感器对非簧载质量位移进行周期性采样，记作Xu,i，簧载质量速度传感器对簧载质量速度进行周期性采样，记作vs,i，非簧载质量速度传感器对非簧载质量速度进行周期性采样，记作vu,i，其中i为非0自然数；

S2:数据的计算及分析：通过对采集到的簧载质量速度vs,i进行求导，得到簧载质量加速度as,i，通过对采集到的非簧载质量速度vu,i进行求导，得到非簧载质量加速度au,i；

S3:作动器控制：作动器控制器通过收集到传感器感知的信号，产生相适应的目标电流大小，再通过作动器实时调节作动力的大小，从而提高车辆的平顺性与操纵稳定性；第一步信息获取：簧载质量位移传感器采样得到的簧载质量位移Xs,i，非簧载质量位移传感器采样得到的非簧载质量位移Xu,i，簧载质量速度传感器采样得到的簧载质量速度vs,i，非簧载质量速度传感器采样得到的非簧载质量速度vu,i，四个采样得到的变量存储到作动器控制器中，代表车辆获取的环境信息；第二步推理过程：在车辆行驶过程中，采用二次型性能指标衡量该车辆的行驶状态，二次型性能指标表示为：

其中，q1、q2、q3为性能加权系数，Xr为路面输入；第三步学习过程：作动器控制器根据存储的信息，通过“尝试—评价—再尝试”这一往复的动作进行学习，完善自身存储空间中所收集的信息；由于路面激励是一个随机的参数，所以车辆二次型性能指标数值在不断变化，在一个工况下车辆最优的行驶平顺性和操纵稳定性必须从长远意义考虑；第四步控制过程：作动器控制器根据存储的信息，确定相应的理想电流值后，通过模糊控制策略来调整相应的输出电流的大小，可控恒流源电路调节蓄电池输出给直线电机的电流，产生相应的作动力，完成作动器主动控制。