电控悬架的阻尼部件与汽车液压部件的耦合作动控制方法

1.本发明涉及悬架系统控制技术领域，特别涉及一种电控悬架的阻尼部件与汽车液压部件的耦合作动控制方法。


背景技术：

2.悬架系统是汽车中弹性地连接车身和车轮的重要结构组成，一般由减振器、弹性元件、导向机构等部件构成，分别起衰减振动、缓和冲击、传递力和力矩的作用。悬架系统与汽车的多种使用性能有关，是决定车辆行驶平顺性和操纵稳定性的重要因素，其主要作用是对路面不平度产生的冲击载荷进行缓冲和衰减，以抑制车轮的跳动和降低车身的不规则振动，降低货物和车辆本身的动载荷，将传递给乘客的垂直加速度最小化，并在转向过程中对地面反力进行平衡，抵抗车身侧倾，从而直接改善和提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。
3.随着科技水平的增强，汽车电子技术已经发展到第四代，微机技术、传感器技术、各种执行元件性能都得到了迅猛发展。在提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性方面，传统汽车悬架系统难以满足人们日益增长的需求，而电控悬架系统能够根据汽车行驶过程中的具体情况(如行驶速度、转向角度等)，通过电子控制单元来调节汽车悬架的各项参数(如弹簧的刚度、减振器阻尼力等)，对地面反力进行平衡，从而提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。基于此，目前各大汽车厂商都加大了对电控悬架系统的研究力度，越来越多的车辆都开始装备电控悬架系统。
4.现有的电控悬架主要以单独控制阻尼元件或者单独控制刚度元件为主，但是由于这二者存在相互并列的关系，导致电控悬架主动作动时受到较大的影响，进而导致悬架系统隔振性能的下降，转向过程中进行抗侧倾调整时存在阻碍和部分不必要的能量损耗；而目前同时改变悬架系统阻尼和刚度的控制方法极为复杂，难以运用到实际的悬架系统当中。因此有必要寻找一种新的方法来弥补上述缺点。例如，汽车液压部件能够通过改变压力来改变力的大小，从而带动轮胎升降。因此，在遇障或转向时在控制轮胎升降的过程中耦合悬架系统阻尼力的变化是一种可行的解决方案。目前此领域对于电控悬架的阻尼部件与汽车液压部件机电耦合作动的研究较为缺乏。


技术实现要素：

5.本发明为克服现有技术的不足之处，提出一种电控悬架的阻尼部件与汽车液压部件的耦合作动控制方法，以期能利用现有悬架结构及其传感器对路面进行预控制，通过耦合液压部件与阻尼部件，从而能实现低能耗，快速准确的减振和增稳控制。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明一种电控悬架的阻尼部件与汽车液压部件的耦合作动控制方法的特点是按如下步骤进行：
8.步骤1：定义耦合控制作动的参数变量，包括：电控悬架的控制模式model、电控悬
架的路面障碍类型state；
9.若model＝0，则表示控制模式为减振模式；
10.若model＝1则表示控制模式为稳定模式；
11.若model＝2则表示控制模式为转向工况控制模式；
12.若state＝0，则表示路面障碍类型为正常路面；
13.若state＝1，则表示路面障碍类型为凸起障碍；
14.若state＝2，则表示路面障碍类型为凹陷障碍；
15.步骤2：利用式(1)建立磁流变减振器的输出期望力f
desire
与其输入电流i的关系式：
[0016][0017]
式(1)中，
∝
表示正相关，f0为磁流变减振器的偏置阻尼力，a0,a1,a2为三个辨识后的参数，x
p
为减振器的活塞与上或下缸底之间的剩余行程，表示x
p
的导数，c0表示磁流变减震器的被动阻尼系数；
[0018]
步骤3：根据不同工况进行耦合控制：
[0019]
当state＝0时，则表示车辆行驶过程中未遇到障碍，并执行步骤4的正常行驶的控制模式；
[0020]
当state＝1且model＝0时，则表示车辆遇到的障碍类型为凸起障碍，且遇障时刻为起始时刻，并执行步骤5的凸起减振的控制模式；
[0021]
当state＝1且model＝1时，则表示车辆遇到的障碍类型为凸起障碍，且遇障时刻为结束时刻，执行步骤6的凸起稳定的控制模式；
[0022]
当state＝2且model＝0时，则表示车辆遇到的障碍类型为凹陷障碍，且遇障时刻为起始时刻，执行步骤7的凹陷减振的控制模式；
[0023]
当state＝2且model＝1时，则表示车辆遇到的障碍类型为凹陷障碍，且遇障时刻为结束时刻，执行步骤8的凹陷稳定的控制模式；
[0024]
当model＝2时，则表示车辆进入转向工况，并执行步骤9的转向工况控制模式；
[0025]
步骤4：电控单元ecu控制液压缸的电液比例阀，使得所述液压缸的活塞稳定在原有位置，同时保持磁流变减振器的输出力不变；
[0026]
步骤5：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体减少，使得所述液压泵的活塞带动车轮上升以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮上升过程中，判断x
p
》x0是否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
》x
safe
；其中，x0为减振器的活塞与上或下缸底的判断距离；x
safe
为减振器的活塞与上或下缸底的安全距离；
[0027]
步骤6：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体增加，使得所述液压泵的活塞带动车轮下降，以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮下降过程中，判断x
p
》x0是否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
》x
safe
；
[0028]
步骤7：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体增加，使得液压泵的活塞带动车轮下降，以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮下降过程中，判断x
p
》x0是否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
》x
safe
；
[0029]
步骤8：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体减少，使得液压泵的活塞带动车轮上升，以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮上升过程中，判断x
p
》x0否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
》x
safe
；
[0030]
步骤9：车身外侧减震器根据式(1)减小输入电流i，使阻尼力变小，从而减小车轮垂向运动时受到的阻力；同时车身外侧电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体减少，以控制外侧液压泵收缩活塞杆，并带动车轮上升；
[0031]
当车身恢复平衡状态时，根据式(1)增大输入电流i，使阻尼力变大，以阻止车轮垂向运动；同时电控单元ecu控制液压缸的电液比例阀，使得所述液压缸的活塞稳定在原有位置。
[0032]
本发明一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
[0033]
本发明一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器运行时执行所述方法的步骤。
[0034]
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0035]
1、本发明在只改变减震器阻尼力达到减震效果的基础上加以汽车液压部件的作动以配合减震器阻尼力大小的变化，同时对路面障碍状况进行分类，在车辆遇到不同障碍时实现了汽车液压部件和阻尼部件有针对性的配合作动，进一步提升了车辆行驶的平顺性和稳定性。
[0036]
2、本发明通过汽车液压部件和阻尼部件的耦合作动方法，在车轮升降的同时相应的改变磁流变减震器阻尼力的大小，从而能够有效减小液压部件开始作动和结束作动时所受到的冲击，从而达到了保护汽车部件，延长其使用寿命的效果。
[0037]
3、本发明通过在液压部件控制车轮升降的过程中调整减振器的阻尼期望力，在保障汽车行驶平顺性和安全性的基础上最大程度的减小车轮升降所受的阻力，从而在最大程度上降低了车辆遇障时车轮跳动的能量损耗。
[0038]
4、本发明通过在车辆转向过程中对车辆外侧减震器和液压部件进行特殊的耦合控制，以抵抗车辆转向时因为惯性力所导致的侧倾倾向，使车辆在发生侧倾后的最短时间内恢复到平衡状态并保持稳定，从而提高了整车侧倾稳定性。
附图说明
[0039]
图1是本发明耦合控制方法流程图；
[0040]
图2是本发明四分之一车辆电控悬架模型图；
[0041]
图3是本发明信息收集机构结构图；
[0042]
图4是本发明不同工况具体控制方案的流程图。
具体实施方式
[0043]
本实施例中，一种电控悬架的阻尼部件与汽车液压部件机电耦合作动的控制方法所应用的作动机构如图2所示，包括：车轮1，车身2，减振器3，液压缸4，转向节5。
[0044]
如图3所示，布置信号收集机构；
[0045]
电控悬架机构包括：电控执行器、螺旋弹簧、车架10、稳定杆12、摆臂9；
[0046]
信息收集机构包括：加速度传感器11、轮跳传感器6；
[0047]
轮跳传感器6包括：角度计8和杆件7；
[0048]
加速度传感器11分别安装在稳定杆12和车架10处，并用于收集路面激励信号；
[0049]
轮跳传感器6的角度计7安装于车架10处，且杆件8的一端安装于稳定杆12处，用于收集车轮跳动位移；
[0050]
具体实施中，如图1所示，该方法是按如下步骤进行：
[0051]
步骤1：定义耦合控制作动的参数变量，包括：电控悬架的控制模式model、电控悬架的路面障碍类型state；
[0052]
若model＝0，则表示控制模式为减振模式；
[0053]
若model＝1则表示控制模式为稳定模式；
[0054]
若model＝2则表示控制模式为转向工况控制模式；
[0055]
若state＝0，则表示路面障碍类型为正常路面；
[0056]
若state＝1，则表示路面障碍类型为凸起障碍；
[0057]
若state＝2，则表示路面障碍类型为凹陷障碍；
[0058]
步骤2：利用式(1)建立磁流变减振器的输出期望力f
desire
与其输入电流i的关系式：
[0059][0060]
式(1)中，
∝
表示正相关，f0为磁流变减振器的偏置阻尼力，a0,a1,a2为三个辨识后的参数，x
p
为减振器的活塞与上或下缸底之间的剩余行程，表示x
p
的导数，c0表示磁流变减震器的被动阻尼系数；
[0061]
步骤3：如图4所示，根据不同工况进行耦合控制：
[0062]
当state＝0时，则表示车辆行驶过程中未遇到障碍，并执行步骤4的正常行驶的控制模式；
[0063]
当state＝1且model＝0时，则表示车辆遇到的障碍类型为凸起障碍，且遇障时刻为起始时刻，并执行步骤5的凸起减振的控制模式；
[0064]
当state＝1且model＝1时，则表示车辆遇到的障碍类型为凸起障碍，且遇障时刻为结束时刻，执行步骤6的凸起稳定的控制模式；
[0065]
当state＝2且model＝0时，则表示车辆遇到的障碍类型为凹陷障碍，且遇障时刻为起始时刻，执行步骤7的凹陷减振的控制模式；
[0066]
当state＝2且model＝1时，则表示车辆遇到的障碍类型为凹陷障碍，且遇障时刻
为结束时刻，执行步骤8的凹陷稳定的控制模式；
[0067]
当model＝2时，则表示车辆进入转向工况，并执行步骤9的转向工况控制模式；
[0068]
步骤4：电控单元ecu控制液压缸的电液比例阀，使得所述液压缸的活塞稳定在原有位置，同时保持磁流变减振器的输出力不变；
[0069]
步骤5：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体减少，使得所述液压泵的活塞带动车轮上升以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮上升过程中，判断x
p
》x0是否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
》x
safe
；其中，x0为减振器的活塞与上或下缸底的判断距离；x
safe
为减振器的活塞与上或下缸底的安全距离；
[0070]
步骤6：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体增加，使得所述液压泵的活塞带动车轮下降，以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮下降过程中，判断x
p
》x0是否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
》x
safe
；
[0071]
步骤7：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体增加，使得液压泵的活塞带动车轮下降，以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮下降过程中，判断x
p
》x0是否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
》x
safe
；
[0072]
步骤8：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体减少，使得液压泵的活塞带动车轮上升，以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮上升过程中，判断x
p
》x0否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
》x
safe
；
[0073]
步骤9：车身外侧减震器根据式(1)减小输入电流i，使阻尼力变小，从而减小车轮垂向运动时受到的阻力；同时车身外侧电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体减少，以控制外侧液压泵收缩活塞杆，并带动车轮上升；
[0074]
当车身恢复平衡状态时，根据式(1)增大输入电流i，使阻尼力变大，以阻止车轮垂向运动；同时电控单元ecu控制液压缸的电液比例阀，使得所述液压缸的活塞稳定在原有位置，
[0075]
本实施例中，一种电子设备，包括存储器以及处理器，该存储器用于存储支持处理器执行上述方法的程序，该处理器被配置为用于执行该存储器中存储的程序。
[0076]
本实施例中，一种计算机可读存储介质，是在计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法的步骤。
[0077]
综上所述，本发明电控悬架的阻尼部件与汽车液压部件机电耦合作动的控制方法，在保证液压缸安全性的基础上，将液压控制和阻尼控制综合考虑，使得此耦合控制方法可以用于多工况下车辆运行过程的减振控制，有效实现了对于冲击能量的吸收，同时明显增强汽车行驶过程中的平顺性和操纵稳定性。

技术特征：
1.一种电控悬架的阻尼部件与汽车液压部件的耦合作动控制方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1：定义耦合控制作动的参数变量，包括：电控悬架的控制模式model、电控悬架的路面障碍类型state；若model＝0，则表示控制模式为减振模式；若model＝1则表示控制模式为稳定模式；若model＝2则表示控制模式为转向工况控制模式；若state＝0，则表示路面障碍类型为正常路面；若state＝1，则表示路面障碍类型为凸起障碍；若state＝2，则表示路面障碍类型为凹陷障碍；步骤2：利用式(1)建立磁流变减振器的输出期望力f
desire
与其输入电流i的关系式：式(1)中，
∝
表示正相关，f0为磁流变减振器的偏置阻尼力，a0,a1,a2为三个辨识后的参数，x
p
为减振器的活塞与上或下缸底之间的剩余行程，表示x
p
的导数，c0表示磁流变减震器的被动阻尼系数；步骤3：根据不同工况进行耦合控制：当state＝0时，则表示车辆行驶过程中未遇到障碍，并执行步骤4的正常行驶的控制模式；当state＝1且model＝0时，则表示车辆遇到的障碍类型为凸起障碍，且遇障时刻为起始时刻，并执行步骤5的凸起减振的控制模式；当state＝1且model＝1时，则表示车辆遇到的障碍类型为凸起障碍，且遇障时刻为结束时刻，执行步骤6的凸起稳定的控制模式；当state＝2且model＝0时，则表示车辆遇到的障碍类型为凹陷障碍，且遇障时刻为起始时刻，执行步骤7的凹陷减振的控制模式；当state＝2且model＝1时，则表示车辆遇到的障碍类型为凹陷障碍，且遇障时刻为结束时刻，执行步骤8的凹陷稳定的控制模式；当model＝2时，则表示车辆进入转向工况，并执行步骤9的转向工况控制模式；步骤4：电控单元ecu控制液压缸的电液比例阀，使得所述液压缸的活塞稳定在原有位置，同时保持磁流变减振器的输出力不变；步骤5：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体减少，使得所述液压泵的活塞带动车轮上升以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮上升过程中，判断x
p
>x0是否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
>x
safe
；其中，x0为减振器的活塞与上或下缸底的判断距离；x
safe
为减振器的活塞与上或下缸底的安全距离；步骤6：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体增加，使得所述液压泵的活塞带动车轮下降，以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮下降过程中，判断x
p
>x0是否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器
的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
>x
safe
；步骤7：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体增加，使得液压泵的活塞带动车轮下降，以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮下降过程中，判断x
p
>x0是否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
>x
safe
；步骤8：电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体减少，使得液压泵的活塞带动车轮上升，以保持车轮与地面的稳定接触；并在车轮上升过程中，判断x
p
>x0否成立，若成立，则根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变小，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变小；否则，根据式(1)调整输入电流i，使得输入电流i变大，从而使得磁流变减振器的输出期望力f
desire
变大，从而使得x
p
>x
safe
；步骤9：车身外侧减震器根据式(1)减小输入电流i，使阻尼力变小，从而减小车轮垂向运动时受到的阻力；同时车身外侧电控单元ecu通过液压缸的电液比例阀控制液压泵内液体减少，以控制外侧液压泵收缩活塞杆，并带动车轮上升；当车身恢复平衡状态时，根据式(1)增大输入电流i，使阻尼力变大，以阻止车轮垂向运动；同时电控单元ecu控制液压缸的电液比例阀，使得所述液压缸的活塞稳定在原有位置。2.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。3.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种电控悬架的阻尼部件与汽车液压部件的耦合作动控制方法，包括：(1)定义耦合控制作动的参数变量；(2)建立磁流变减振器的输出期望力、F


技术研发人员：徐文浩 李家城 白先旭 李成蹊 刘子龙 任咸达 俞方舟
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/7/4