[发明专利]一种磁流变馈能悬架减振与发电半主动协调控制方法

说明书

本发明公开了一种磁流变馈能悬架减振与发电半主动协调控制方法，将磁流变阻尼器和馈能发电装置并联安装在簧载质量和非簧载质量之间，控制器根据实时采集的车辆运行状态信号和馈能发电装置的发电状态信号计算出磁流变阻尼器所需的驱动电流，从而实现悬架最优化的减振与发电协调控制。本发明提出了基于自适应能量分配率的减振与发电最优控制律，结合磁流变阻尼器逆模型设计磁流变馈能悬架减振和发电半主动协调控制策略，能够通过控制磁流变阻尼器实现系统最优化的减振与发电综合悬架性能，通用性强、易于实施。

技术领域

本发明属于车辆工程领域，特别涉及了一种流变馈能悬架控制方法。

背景技术

随着全球范围内能源问题日益突出，国内外车辆工程领域愈加关注节能与再利用技术，车辆行驶时由路面不平整、车身姿态变化产生的悬架系统振动势能，主要是通过悬架阻尼器以热能形式耗散到空气中，浪费的这部分能量约占动力输出的14％-26％，具有可观的回收利用价值。同时，磁流变半主动悬架系统，自上世纪九十年代已成为国际车辆工程领域的研究热点，有望在未来智能车辆中得到普及推广应用。将馈能发电装置和磁流变阻尼器结合的磁流变馈能悬架研究已得到国内外学者的关注，主要开展自供电磁流变悬架研究。

然而，增设馈能发电装置后，如何实现磁流变悬架减振和发电的优化协调控制，对此国内外学者尚未高度重视。目前磁流变馈能悬架主要是将馈能发电用于磁流变阻尼器自供电，未能充分发挥悬架振动发电效能，此外，馈能悬架控制主要采用馈能发电装置输出特性调节和磁流变阻尼器半主动控制两种方式，未见磁流变馈能悬架最优化的减振与发电半主动协调控制策略。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种磁流变馈能悬架减振与发电半主动协调控制方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种磁流变馈能悬架减振与发电半主动协调控制方法，将磁流变阻尼器和馈能发电装置并联安装在簧载质量和非簧载质量之间，控制器根据实时采集的车辆运行状态信号和馈能发电装置的发电状态信号计算出磁流变阻尼器所需的驱动电流，从而实现悬架最优化的减振与发电协调控制；其中，计算磁流变阻尼器驱动电流的步骤如下：

(1)建立悬架减振优化控制目标J₁，用于表征驾乘平顺性和操控稳定性指标；

(2)设定馈能发电评价指标σ_P和磁流变阻尼器与馈能发电装置发电之间的能量分配率β，根据J₁、σ_P和β建立磁流变馈能悬架减振与发电最优控制率J；

(3)自适应调整能量分配率β，根据最优控制率J和能量分配率β得到协调减振性能和发电性能所需的目标阻尼力，并基于该目标阻尼力，利用磁流变阻尼器逆模型求解出驱动电流。

进一步地，在步骤(1)中，其中，σ_as为车辆簧载质量加速度的均方根值，是表征驾乘平顺性的指标；σ_Ft为轮胎动载荷的均方根值，是表征操控稳定性的指标；α为驾乘平顺性和操控稳定性权重系数，α∈[0,1]。

进一步地，在步骤(2)中，采用馈能发电装置带载输出功率均方根值作为馈能发电性能评价指标σ_P，其中，T为一个完整的取样周期，β∈[0,1]，dt表示对时间的微分。

进一步地，在步骤(3)中，以动行程速度的偏差量作为输入、能量分配率β作为输出，设计单输入单输出的模糊控制器，以实现β的自适应调整。

进一步地，在步骤(3)中，通过下式求解驱动电流：