一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统的制作方法

1.本发明涉及一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统。


背景技术：

2.目前车辆的智能化程度越来越高，为保障无人驾驶汽车的安全性及可靠性，相关功能的开发大多集中于对环境感知、路径规划以及决策控制的研究，却很少考虑到预瞄式电流变半主动悬架控制技术，且对于预瞄式电流变半主动悬架控制的评价指标相对单一，但对于汽车的平顺性和驾驶员的舒适性而言，预瞄式电流变半主动悬架需要考虑悬架目标函数因子、路面单点预瞄评价因子、传输信号评价因子，因此如何有效保证车辆在行驶时的平顺性以及舒适性成为了申请人亟待解决的技术问题。为改善这些问题，本发明提出了一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，以解决上述背景技术中所面临的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，包括行驶信息检测单元、综合评价指标计算单元、预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元、预瞄式电流变半主动悬架执行单元。
5.所述行驶信息检测单元用于获取纵向速度v
x
、目标预瞄时间ta、实际预瞄时间tb；
6.所述综合评价指标计算单元计算悬架目标函数因子j1、路面单点预瞄评价因子j2、传输信号评价因子j3，从而得到综合评价指标j；悬架目标函数因子j1取决于垂向加速度俯仰角加速度前悬架的动行程x1、后悬架的动行程x2、前轮的轮胎动变形x3、后轮的轮胎动变形x4；路面单点预瞄评价因子j2取决于纵向路面预瞄距离l
x
、横向路面预瞄距离ly、目标预瞄时间ta、实际预瞄时间tb，其中纵向路面预瞄距离l
x
取决于纵向速度v
x
、纵向预瞄信号时滞传输因子ka和纵向干扰因子kb，横向路面预瞄距离ly取决于横摆角速度wy、横向加速度ay、横向预瞄信号时滞传输因子kc、横向干扰因子kd和横向角度预瞄误差ke；传输信号评价因子j3取决于can控制线影响因子k
c1
、lin控制线影响因子k
l2
、flexray控制线影响因子k
f3
、most控制线影响因子k
m4
；
7.所述预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元包括第一电场强度控制模式、第二电场强度控制模式、第三电场强度控制模式，第三电场强度控制模式的控制强度高于第二电场强度控制模式，第二电场强度控制模式的控制强度高于第一电场强度控制模式，通过设计第一电场强度控制因子阈值γ1、第二电场强度控制因子阈值γ2、第三电场强度控制因子阈值γ3来描述控制模式的控制强度，其中，0＜γ3＜γ2＜γ1＜1，当综合评价指标j满足γ1≤j＜1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式，当综合评价指标j满足γ2≤j＜γ1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式，当综合评价指标j满足γ3≤j＜γ2时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元
执行第三电场强度控制模式，当综合评价指标j满足0≤j＜γ3时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元不执行工作；
8.所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力f1其值取决于第一电场强度控制模式下电场施加强度e1、第一电场强度控制模式下电场施加时间t1、与电流变液材料相关的系数α、第一电场强度控制模式下电流变液粘度χ1、电流变液粘度临界值χ
char
、第一电场强度控制模式下阻尼力补偿值f
10
、第一电场强度控制模式下滞回变量值z
10
；设计第一电场强度控制模式评价因子η1用于评价第一电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其值取决于第一电场强度控制模式下活塞运动速度v1、防击穿电场强度阈值e
char
；设计第一电场强度控制判断因子λ1和第一电场强度控制再判断时间t1，且0＜λ1＜15％，根据第一电场强度控制模式评价因子η1的大小对车辆进行相应的规则调整；
9.所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力f2其值取决于第二电场强度控制模式下电场施加强度e2、第二电场强度控制模式下电场施加时间t2、与电流变液材料相关的系数α、第二电场强度控制模式下电流变液粘度χ2、电流变液粘度临界值χ
char
、第二电场强度控制模式下阻尼力补偿值f
20
、第二电场强度控制模式下滞回变量值z
20
；设计第二电场强度控制模式评价因子η2用于评价第二电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其值取决于第二电场强度控制模式下活塞运动速度v2、防击穿电场强度阈值e
char
；设计第二电场强度控制判断因子λ2和第二电场强度控制再判断时间t2，且0＜λ2＜18％，根据第二电场强度控制模式评价因子η2的大小对车辆进行相应的规则调整；
10.所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力f3其值取决于第三电场强度控制模式下电场施加强度e3、第三电场强度控制模式下电场施加时间t3、与电流变液材料相关的系数α、第三电场强度控制模式下电流变液粘度χ3、电流变液粘度临界值χ
char
、第三电场强度控制模式下阻尼力补偿值f
30
、第三电场强度控制模式下滞回变量值z
30
；设计第三电场强度控制模式评价因子η3用于评价第三电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其值取决于第三电场强度控制模式下活塞运动速度v3、防击穿电场强度阈值e
char
；设计第三电场强度控制判断因子λ3和第三电场强度控制再判断时间t3，且0＜λ3＜20％，根据第三电场强度控制模式评价因子η3的大小对车辆进行相应的规则调整。
11.具体包括以下内容：
12.s1、所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可建立悬架目标函数因子：
[0013][0014]
其中，w1、w2、w3、w4、w5为加权系数，为垂向加速度，为俯仰角加速度，x1为前悬架的动行程，x2为后悬架的动行程，x3为前轮的轮胎动变形，x4为后轮的轮胎动变形，其中，前悬架的动行程x1取决于车身的垂向位移uc、质心到前轴的距离a、车身的俯仰角θ和前轮的垂向位移uf，其表达式如下：
[0015]
x1＝uc+aθ-uf，
[0016]
后悬架的动行程x2取决于车身的垂向位移uc、质心到后轴的距离b、车身的俯仰角θ和后轮的垂向位移ur，其表达式如下：
[0017]
x2＝uc+bθ-ur，
[0018]
前轮的轮胎动变形x3取决于前轮的位移输入u
f0
和前轮的垂向位移uf，其表达式如下：
[0019]
x3＝u
f-u
f0
，
[0020]
后轮的轮胎动变形x4取决于后轮的位移输入u
r0
和后轮的垂向位移ur，其表达式如下：
[0021]
x4＝u
r-u
r0
；
[0022]
s2、所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可建立路面单点预瞄评价因子：
[0023][0024]
其中，w6、w7为加权系数，l
x
为纵向路面预瞄距离，ly为横向路面预瞄距离，ta为目标预瞄时间，tb为实际预瞄时间，纵向路面预瞄距离l
x
取决于纵向速度v
x
、纵向预瞄信号时滞传输因子ka和纵向干扰因子kb，其表达式如下：
[0025][0026]
横向路面预瞄距离ly取决于横摆角速度wy、横向加速度ay、横向预瞄信号时滞传输因子kc、横向干扰因子kd和横向角度预瞄误差ke，其表达式如下：
[0027][0028]
s3、所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可建立传输信号评价因子：
[0029][0030]
其中，w8、w9、w
10
、w
11
为加权系数，k
c1
为can控制线影响因子，k
l2
为lin控制线影响因子，k
f3
为flexray控制线影响因子，k
m4
为most控制线影响因子，其中can控制线影响因子k
c1
取决于采用can控制线长度l
c1
、can控制线传输信号延迟时间t
c1
、can控制线传输信号衰减系数f
c1
、can控制线信号电平系数χ
c1
、can控制线连接单元个数n
c1
，其表达式如下：
[0031][0032]
lin控制线影响因子k
l2
取决于采用lin控制线长度l
l2
、lin控制线传输信号延迟时间t
l2
、lin控制线传输信号衰减系数f
l2
、lin控制线信号电平系数χ
l2
、lin控制线连接单元个数n
l2
，其表达式如下：
[0033][0034]
flexray控制线影响因子k
f3
取决于采用flexray控制线长度l
f3
、flexray控制线传输信号延迟时间t
f3
、flexray控制线传输信号衰减系数f
f3
、flexray控制线信号电平系数χ
f3
、flexray控制线连接单元个数n
f3
，其表达式如下：
[0035][0036]
most控制线影响因子k
m4
取决于采用most控制线长度l
m4
、most控制线传输信号延迟时间t
m4
、most控制线传输信号衰减系数f
m4
、most控制线信号电平系数χ
m4
、most控制线连接单元个数n
m4
，其表达式如下：
[0037][0038]
所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可计算综合评价指标：
[0039][0040]
其中，q1、q2、q3为单项指标计算加权值。
[0041]
所述预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元包括第一电场强度控制模式、第二电场强度控制模式、第三电场强度控制模式，第三电场强度控制模式的控制强度高于第二电场强度控制模式，第二电场强度控制模式的控制强度高于第一电场强度控制模式，通过设计第一电场强度控制因子阈值γ1、第二电场强度控制因子阈值γ2、第三电场强度控制因子阈值γ3来描述控制模式的控制强度，其中，0＜γ3＜γ2＜γ1＜1。
[0042]
当综合评价指标j满足γ1≤j＜1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力表达式如下：
[0043][0044]
其中，e1为第一电场强度控制模式下电场施加强度，t1为第一电场强度控制模式下电场施加时间，α为与电流变液材料相关的系数，χ1为第一电场强度控制模式下电流变液粘度，χ
char
为电流变液粘度临界值，f
10
为第一电场强度控制模式下阻尼力补偿值，z
10
为第一电场强度控制模式下滞回变量值；
[0045]
设计第一电场强度控制模式评价因子η1用于评价第一电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其表达式如下：
[0046][0047]
其中，v1为第一电场强度控制模式下活塞运动速度，e
char
为防击穿电场强度阈值；
[0048]
设计第一电场强度控制判断因子λ1和第一电场强度控制再判断时间t1，且0＜λ1＜
15％，根据第一电场强度控制模式评价因子η1的大小对车辆进行相应的调整，调整规则如下：
[0049]
当第一电场强度控制模式评价因子满足λ1≤η1≤15％时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式的效果良好，预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出；当第一电场强度控制模式评价因子满足η1＞15％或0≤η1＜λ1时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式的效果较差，预瞄式电流变半主动悬架控制暂时正常执行，控制系统持续t1s后再次判断η1是否满足λ1≤η1≤15％，若再次判断λ1≤η1≤15％，则预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出，若再次判断η1＞15％或0≤η1＜λ1，则需要重新计算，进而调整预瞄式电流变半主动悬架的控制和阻尼力的输出。
[0050]
当综合评价指标j满足γ2≤j＜γ1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力表达式如下：
[0051][0052]
其中，e2为第二电场强度控制模式下电场施加强度，t2为第二电场强度控制模式下电场施加时间，α为与电流变液材料相关的系数，χ2为第二电场强度控制模式下电流变液粘度，χ
char
为电流变液粘度临界值，f
20
为第二电场强度控制模式下阻尼力补偿值，z
20
为第二电场强度控制模式下滞回变量值；
[0053]
设计第二电场强度控制模式评价因子η2用于评价第二电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其表达式如下：
[0054][0055]
其中，v2为第二电场强度控制模式下活塞运动速度，e
char
为防击穿电场强度阈值；
[0056]
设计第二电场强度控制判断因子λ2和第二电场强度控制再判断时间t2，且0＜λ2＜18％，根据第二电场强度控制模式评价因子η2的大小对车辆进行相应的调整，调整规则如下：
[0057]
当第二电场强度控制模式评价因子满足λ2≤η2≤18％时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式的效果良好，预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出；当第二电场强度控制模式评价因子满足η2＞18％或0≤η2＜λ2时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式的效果较差，预瞄式电流变半主动悬架控制暂时正常执行，控制系统持续t2s后再次判断η2是否满足λ2≤η2≤18％，若再次判断λ2≤η2≤18％，则预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出，若再次判断η2＞18％或0≤η2＜λ2，则需要重新计算，进而调整预瞄式电流变半主动悬架的控制和阻尼力的输出。
[0058]
当综合评价指标j满足γ3≤j＜γ2时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力表达式如下：
[0059][0060]
其中，e3为第三电场强度控制模式下电场施加强度，t3为第三电场强度控制模式下电场施加时间，α为与电流变液材料相关的系数，χ3为第三电场强度控制模式下电流变液粘度，χ
char
为电流变液粘度临界值，f
30
为第三电场强度控制模式下阻尼力补偿值，z
30
为第三电场强度控制模式下滞回变量值；
[0061]
设计第三电场强度控制模式评价因子η3用于评价第三电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其表达式如下：
[0062][0063]
其中，v3为第三电场强度控制模式下活塞运动速度，e
char
为防击穿电场强度阈值；
[0064]
设计第三电场强度控制判断因子λ3和第三电场强度控制再判断时间t3，且0＜λ3＜20％，根据第三电场强度控制模式评价因子η3的大小对车辆进行相应的调整，调整规则如下：
[0065]
当第三电场强度控制模式评价因子满足λ3≤η3≤20％时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式的效果良好，预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出；当第三电场强度控制模式评价因子满足η3＞20％或0≤η3＜λ3时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式的效果较差，预瞄式电流变半主动悬架控制暂时正常执行，控制系统持续t3s后再次判断η3是否满足λ3≤η3≤20％，若再次判断λ3≤η3≤20％，则预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出，若再次判断η3＞20％或0≤η3＜λ3，则需要重新计算，进而调整预瞄式电流变半主动悬架的控制和阻尼力的输出。
[0066]
当综合评价指标j满足0≤j＜γ3时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元不执行工作。
[0067]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0068]
1.一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统根据悬架目标函数因子、路面单点预瞄评价因子、传输信号评价因子，得到综合评价指标。
[0069]
2.本发明的控制模式包括第一电场强度控制模式、第二电场强度控制模式、第三电场强度控制模式，第三电场强度控制模式的控制强度高于第二电场强度控制模式，第二电场强度控制模式的控制强度高于第一电场强度控制模式，通过设计第一电场强度控制因子阈值、第二电场强度控制因子阈值、第三电场强度控制因子阈值来描述控制模式的控制强度。
[0070]
3.根据不同的控制模式，计算出不同的预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力，通过不同控制模式的评价因子用于评价不同控制模式的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，从而对车辆的控制进行相应规则调整。
附图说明
[0071]
下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0072]
图1为本发明所提出的一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统。
具体实施方式
[0073]
下面根据附图及具体实施例，对本发明进一步详细说明。
[0074]
如图1所示，本发明是一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，包括行驶信息检测单元、综合评价指标计算单元、预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元、预瞄式电流变半主动悬架执行单元。
[0075]
所述行驶信息检测单元用于获取纵向速度v
x
、目标预瞄时间ta、实际预瞄时间tb；
[0076]
所述综合评价指标计算单元计算悬架目标函数因子j1、路面单点预瞄评价因子j2、传输信号评价因子j3，从而得到综合评价指标j；悬架目标函数因子j1取决于垂向加速度俯仰角加速度前悬架的动行程x1、后悬架的动行程x2、前轮的轮胎动变形x3、后轮的轮胎动变形x4；路面单点预瞄评价因子j2取决于纵向路面预瞄距离l
x
、横向路面预瞄距离ly、目标预瞄时间ta、实际预瞄时间tb，其中纵向路面预瞄距离l
x
取决于纵向速度v
x
、纵向预瞄信号时滞传输因子ka和纵向干扰因子kb，横向路面预瞄距离ly取决于横摆角速度wy、横向加速度ay、横向预瞄信号时滞传输因子kc、横向干扰因子kd和横向角度预瞄误差ke；传输信号评价因子j3取决于can控制线影响因子k
c1
、lin控制线影响因子k
l2
、flexray控制线影响因子k
f3
、most控制线影响因子k
m4
；
[0077]
所述预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元包括第一电场强度控制模式、第二电场强度控制模式、第三电场强度控制模式，第三电场强度控制模式的控制强度高于第二电场强度控制模式，第二电场强度控制模式的控制强度高于第一电场强度控制模式，通过设计第一电场强度控制因子阈值γ1、第二电场强度控制因子阈值γ2、第三电场强度控制因子阈值γ3来描述控制模式的控制强度，其中，0＜γ3＜γ2＜γ1＜1，当综合评价指标j满足γ1≤j＜1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式，当综合评价指标j满足γ2≤j＜γ1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式，当综合评价指标j满足γ3≤j＜γ2时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式，当综合评价指标j满足0≤j＜γ3时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元不执行工作；
[0078]
所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力f1其值取决于第一电场强度控制模式下电场施加强度e1、第一电场强度控制模式下电场施加时间t1、与电流变液材料相关的系数α、第一电场强度控制模式下电流变液粘度χ1、电流变液粘度临界值χ
char
、第一电场强度控制模式下阻尼力补偿值f
10
、第一电场强度控制模式下滞回变量值z
10
；设计第一电场强度控制模式评价因子η1用于评价第一电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其值取决于第一电场强度控制模式下活塞运动速度v1、防击穿电场强度阈值e
char
；设计第一电场强度控制判断因子λ1和第一电场强度控制再判断时间t1，且0＜λ1＜15％，根据第一电场强度控制模式评价因子η1的大小对车辆进行相应的规则调整；
[0079]
所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式，所述预瞄式
电流变半主动悬架输出阻尼力f2其值取决于第二电场强度控制模式下电场施加强度e2、第二电场强度控制模式下电场施加时间t2、与电流变液材料相关的系数α、第二电场强度控制模式下电流变液粘度χ2、电流变液粘度临界值χ
char
、第二电场强度控制模式下阻尼力补偿值f
20
、第二电场强度控制模式下滞回变量值z
20
；设计第二电场强度控制模式评价因子η2用于评价第二电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其值取决于第二电场强度控制模式下活塞运动速度v2、防击穿电场强度阈值e
char
；设计第二电场强度控制判断因子λ2和第二电场强度控制再判断时间t2，且0＜λ2＜18％，根据第二电场强度控制模式评价因子η2的大小对车辆进行相应的规则调整；
[0080]
所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力f3其值取决于第三电场强度控制模式下电场施加强度e3、第三电场强度控制模式下电场施加时间t3、与电流变液材料相关的系数α、第三电场强度控制模式下电流变液粘度χ3、电流变液粘度临界值χ
char
、第三电场强度控制模式下阻尼力补偿值f
30
、第三电场强度控制模式下滞回变量值z
30
；设计第三电场强度控制模式评价因子η3用于评价第三电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其值取决于第三电场强度控制模式下活塞运动速度v3、防击穿电场强度阈值e
char
；设计第三电场强度控制判断因子λ3和第三电场强度控制再判断时间t3，且0＜λ3＜20％，根据第三电场强度控制模式评价因子η3的大小对车辆进行相应的规则调整。
[0081]
具体包括以下内容：
[0082]
s1、所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可建立悬架目标函数因子：
[0083][0084]
其中，w1、w2、w3、w4、w5为加权系数，为垂向加速度，为俯仰角加速度，x1为前悬架的动行程，x2为后悬架的动行程，x3为前轮的轮胎动变形，x4为后轮的轮胎动变形，其中，前悬架的动行程x1取决于车身的垂向位移uc、质心到前轴的距离a、车身的俯仰角θ和前轮的垂向位移uf，其表达式如下：
[0085]
x1＝uc+aθ-uf，
[0086]
后悬架的动行程x2取决于车身的垂向位移uc、质心到后轴的距离b、车身的俯仰角θ和后轮的垂向位移ur，其表达式如下：
[0087]
x2＝uc+bθ-ur，
[0088]
前轮的轮胎动变形x3取决于前轮的位移输入u
f0
和前轮的垂向位移uf，其表达式如下：
[0089]
x3＝u
f-u
f0
，
[0090]
后轮的轮胎动变形x4取决于后轮的位移输入u
r0
和后轮的垂向位移ur，其表达式如下：
[0091]
x4＝u
r-u
r0
；
[0092]
s2、所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可建立路面单点预瞄评价因子：
[0093][0094]
其中，w6、w7为加权系数，l
x
为纵向路面预瞄距离，ly为横向路面预瞄距离，ta为目标预瞄时间，tb为实际预瞄时间，纵向路面预瞄距离l
x
取决于纵向速度v
x
、纵向预瞄信号时滞传输因子ka和纵向干扰因子kb，其表达式如下：
[0095][0096]
横向路面预瞄距离ly取决于横摆角速度wy、横向加速度ay、横向预瞄信号时滞传输因子kc、横向干扰因子kd和横向角度预瞄误差ke，其表达式如下：
[0097][0098]
s3、所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可建立传输信号评价因子：
[0099][0100]
其中，w8、w9、w
10
、w
11
为加权系数，k
c1
为can控制线影响因子，k
l2
为lin控制线影响因子，k
f3
为flexray控制线影响因子，k
m4
为most控制线影响因子，其中can控制线影响因子k
c1
取决于采用can控制线长度l
c1
、can控制线传输信号延迟时间t
c1
、can控制线传输信号衰减系数f
c1
、can控制线信号电平系数χ
c1
、can控制线连接单元个数n
c1
，其表达式如下：
[0101][0102]
lin控制线影响因子k
l2
取决于采用lin控制线长度l
l2
、lin控制线传输信号延迟时间t
l2
、lin控制线传输信号衰减系数f
l2
、lin控制线信号电平系数χ
l2
、lin控制线连接单元个数n
l2
，其表达式如下：
[0103][0104]
flexray控制线影响因子k
f3
取决于采用flexray控制线长度l
f3
、flexray控制线传输信号延迟时间t
f3
、flexray控制线传输信号衰减系数f
f3
、flexray控制线信号电平系数χ
f3
、flexray控制线连接单元个数n
f3
，其表达式如下：
[0105][0106]
most控制线影响因子k
m4
取决于采用most控制线长度l
m4
、most控制线传输信号延迟时间t
m4
、most控制线传输信号衰减系数f
m4
、most控制线信号电平系数χ
m4
、most控制线连接单元个数n
m4
，其表达式如下：
[0107][0108]
所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可计算综合评价指标：
[0109][0110]
其中，q1、q2、q3为单项指标计算加权值。
[0111]
所述预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元包括第一电场强度控制模式、第二电场强度控制模式、第三电场强度控制模式，第三电场强度控制模式的控制强度高于第二电场强度控制模式，第二电场强度控制模式的控制强度高于第一电场强度控制模式，通过设计第一电场强度控制因子阈值γ1、第二电场强度控制因子阈值γ2、第三电场强度控制因子阈值γ3来描述控制模式的控制强度，其中，0＜γ3＜γ2＜γ1＜1。
[0112]
当综合评价指标j满足γ1≤j＜1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力表达式如下：
[0113][0114]
其中，e1为第一电场强度控制模式下电场施加强度，t1为第一电场强度控制模式下电场施加时间，α为与电流变液材料相关的系数，χ1为第一电场强度控制模式下电流变液粘度，χ
char
为电流变液粘度临界值，f
10
为第一电场强度控制模式下阻尼力补偿值，z
10
为第一电场强度控制模式下滞回变量值；
[0115]
设计第一电场强度控制模式评价因子η1用于评价第一电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其表达式如下：
[0116][0117]
其中，v1为第一电场强度控制模式下活塞运动速度，e
char
为防击穿电场强度阈值；
[0118]
设计第一电场强度控制判断因子λ1和第一电场强度控制再判断时间t1，且0＜λ1＜15％，根据第一电场强度控制模式评价因子η1的大小对车辆进行相应的调整，调整规则如下：
[0119]
当第一电场强度控制模式评价因子满足λ1≤η1≤15％时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式的效果良好，预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出；当第一电场强度控制模式评价因子满足η1＞15％或0≤η1＜λ1时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式的效果较差，预瞄式电流变半主动悬架控制暂时正常执行，控制系统持续t1s后再次判断η1是否满足λ1≤η1≤15％，若再次判断λ1≤η1≤15％，则预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出，若再次判断η1＞15％或0≤η1＜λ1，则需要重新计算，进而调整预瞄式电流变半主动悬架的控制和阻尼力的输出。
[0120]
当综合评价指标j满足γ2≤j＜γ1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执
行第二电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力表达式如下：
[0121][0122]
其中，e2为第二电场强度控制模式下电场施加强度，t2为第二电场强度控制模式下电场施加时间，α为与电流变液材料相关的系数，χ2为第二电场强度控制模式下电流变液粘度，χ
char
为电流变液粘度临界值，f
20
为第二电场强度控制模式下阻尼力补偿值，z
20
为第二电场强度控制模式下滞回变量值；
[0123]
设计第二电场强度控制模式评价因子η2用于评价第二电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其表达式如下：
[0124][0125]
其中，v2为第二电场强度控制模式下活塞运动速度，e
char
为防击穿电场强度阈值；
[0126]
设计第二电场强度控制判断因子λ2和第二电场强度控制再判断时间t2，且0＜λ2＜18％，根据第二电场强度控制模式评价因子η2的大小对车辆进行相应的调整，调整规则如下：
[0127]
当第二电场强度控制模式评价因子满足λ2≤η2≤18％时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式的效果良好，预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出；当第二电场强度控制模式评价因子满足η2＞18％或0≤η2＜λ2时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式的效果较差，预瞄式电流变半主动悬架控制暂时正常执行，控制系统持续t
2 s后再次判断η2是否满足λ2≤η2≤18％，若再次判断λ2≤η2≤18％，则预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出，若再次判断η2＞18％或0≤η2＜λ2，则需要重新计算，进而调整预瞄式电流变半主动悬架的控制和阻尼力的输出。
[0128]
当综合评价指标j满足γ3≤j＜γ2时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力表达式如下：
[0129][0130]
其中，e3为第三电场强度控制模式下电场施加强度，t3为第三电场强度控制模式下电场施加时间，α为与电流变液材料相关的系数，χ3为第三电场强度控制模式下电流变液粘度，χ
char
为电流变液粘度临界值，f
30
为第三电场强度控制模式下阻尼力补偿值，z
30
为第三电场强度控制模式下滞回变量值；
[0131]
设计第三电场强度控制模式评价因子η3用于评价第三电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其表达式如下：
[0132]
[0133]
其中，v3为第三电场强度控制模式下活塞运动速度，e
char
为防击穿电场强度阈值；
[0134]
设计第三电场强度控制判断因子λ3和第三电场强度控制再判断时间t3，且0＜λ3＜20％，根据第三电场强度控制模式评价因子η3的大小对车辆进行相应的调整，调整规则如下：
[0135]
当第三电场强度控制模式评价因子满足λ3≤η3≤20％时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式的效果良好，预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出；当第三电场强度控制模式评价因子满足η3＞20％或0≤η3＜λ3时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式的效果较差，预瞄式电流变半主动悬架控制暂时正常执行，控制系统持续t3s后再次判断η3是否满足λ3≤η3≤20％，若再次判断λ3≤η3≤20％，则预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出，若再次判断η3＞20％或0≤η3＜λ3，则需要重新计算，进而调整预瞄式电流变半主动悬架的控制和阻尼力的输出。
[0136]
当综合评价指标j满足0≤j＜γ3时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元不执行工作。

技术特征：
1.一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，其特征在于，包括以下内容：其包括行驶信息检测单元、综合评价指标计算单元、预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元、预瞄式电流变半主动悬架执行单元；所述行驶信息检测单元用于获取纵向速度v
x
、目标预瞄时间t
a
、实际预瞄时间t
b
；所述综合评价指标计算单元计算悬架目标函数因子j1、路面单点预瞄评价因子j2、传输信号评价因子j3，从而得到综合评价指标j；悬架目标函数因子j1取决于垂向加速度俯仰角加速度前悬架的动行程x1、后悬架的动行程x2、前轮的轮胎动变形x3、后轮的轮胎动变形x4；路面单点预瞄评价因子j2取决于纵向路面预瞄距离l
x
、横向路面预瞄距离l
y
、目标预瞄时间t
a
、实际预瞄时间t
b
，其中纵向路面预瞄距离l
x
取决于纵向速度v
x
、纵向预瞄信号时滞传输因子k
a
和纵向干扰因子k
b
，横向路面预瞄距离l
y
取决于横摆角速度w
y
、横向加速度a
y
、横向预瞄信号时滞传输因子k
c
、横向干扰因子k
d
和横向角度预瞄误差k
e
；传输信号评价因子j3取决于can控制线影响因子k
c1
、lin控制线影响因子k
l2
、flexray控制线影响因子k
f3
、most控制线影响因子k
m4
；所述预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元包括第一电场强度控制模式、第二电场强度控制模式、第三电场强度控制模式，第三电场强度控制模式的控制强度高于第二电场强度控制模式，第二电场强度控制模式的控制强度高于第一电场强度控制模式，通过设计第一电场强度控制因子阈值γ1、第二电场强度控制因子阈值γ2、第三电场强度控制因子阈值γ3来描述控制模式的控制强度，其中，0＜γ3＜γ2＜γ1＜1，当综合评价指标j满足γ1≤j＜1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式，当综合评价指标j满足γ2≤j＜γ1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式，当综合评价指标j满足γ3≤j＜γ2时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式，当综合评价指标j满足0≤j＜γ3时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元不执行工作；所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力f1其值取决于第一电场强度控制模式下电场施加强度e1、第一电场强度控制模式下电场施加时间t1、与电流变液材料相关的系数α、第一电场强度控制模式下电流变液粘度χ1、电流变液粘度临界值χ
char
、第一电场强度控制模式下阻尼力补偿值f
10
、第一电场强度控制模式下滞回变量值z
10
；设计第一电场强度控制模式评价因子η1用于评价第一电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其值取决于第一电场强度控制模式下活塞运动速度v1、防击穿电场强度阈值e
char
；设计第一电场强度控制判断因子λ1和第一电场强度控制再判断时间t1，且0＜λ1＜15％，根据第一电场强度控制模式评价因子η1的大小对车辆进行相应的规则调整；所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力f2其值取决于第二电场强度控制模式下电场施加强度e2、第二电场强度控制模式下电场施加时间t2、与电流变液材料相关的系数α、第二电场强度控制模式下电流变液粘度χ2、电流变液粘度临界值χ
char
、第二电场强度控制模式下阻尼力补偿值f
20
、第二电场强度控制模式下滞回变量值z
20
；设计第二电场强度控制模式评价因子η2用于评价第二电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其值取决于第二电场强
度控制模式下活塞运动速度v2、防击穿电场强度阈值e
char
；设计第二电场强度控制判断因子λ2和第二电场强度控制再判断时间t2，且0＜λ2＜18％，根据第二电场强度控制模式评价因子η2的大小对车辆进行相应的规则调整；所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力f3其值取决于第三电场强度控制模式下电场施加强度e3、第三电场强度控制模式下电场施加时间t3、与电流变液材料相关的系数α、第三电场强度控制模式下电流变液粘度χ3、电流变液粘度临界值χ
char
、第三电场强度控制模式下阻尼力补偿值f
30
、第三电场强度控制模式下滞回变量值z
30
；设计第三电场强度控制模式评价因子η3用于评价第三电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其值取决于第三电场强度控制模式下活塞运动速度v3、防击穿电场强度阈值e
char
；设计第三电场强度控制判断因子λ3和第三电场强度控制再判断时间t3，且0＜λ3＜20％，根据第三电场强度控制模式评价因子η3的大小对车辆进行相应的规则调整。2.根据权利要求1所述一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，其特征在于：具体包括以下内容：s1、所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可建立悬架目标函数因子：其中，w1、w2、w3、w4、w5为加权系数，为垂向加速度，为俯仰角加速度，x1为前悬架的动行程，x2为后悬架的动行程，x3为前轮的轮胎动变形，x4为后轮的轮胎动变形，其中，前悬架的动行程x1取决于车身的垂向位移u
c
、质心到前轴的距离a、车身的俯仰角θ和前轮的垂向位移u
f
，其表达式如下：x1＝u
c
+aθ-u
f
，后悬架的动行程x2取决于车身的垂向位移u
c
、质心到后轴的距离b、车身的俯仰角θ和后轮的垂向位移u
r
，其表达式如下：x2＝u
c
+bθ-u
r
，前轮的轮胎动变形x3取决于前轮的位移输入u
f0
和前轮的垂向位移u
f
，其表达式如下：x3＝u
f-u
f0
，后轮的轮胎动变形x4取决于后轮的位移输入u
r0
和后轮的垂向位移u
r
，其表达式如下：x4＝u
r-u
r0
；s2、所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可建立路面单点预瞄评价因子：其中，w6、w7为加权系数，l
x
为纵向路面预瞄距离，l
y
为横向路面预瞄距离，t
a
为目标预瞄时间，t
b
为实际预瞄时间，纵向路面预瞄距离l
x
取决于纵向速度v
x
、纵向预瞄信号时滞传输因子k
a
和纵向干扰因子k
b
，其表达式如下：
横向路面预瞄距离l
y
取决于横摆角速度w
y
、横向加速度a
y
、横向预瞄信号时滞传输因子k
c
、横向干扰因子k
d
和横向角度预瞄误差k
e
，其表达式如下：s3、所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可建立传输信号评价因子：其中，w8、w9、w
10
、w
11
为加权系数，k
c1
为can控制线影响因子，k
l2
为lin控制线影响因子，k
f3
为flexray控制线影响因子，k
m4
为most控制线影响因子，其中can控制线影响因子k
c1
取决于采用can控制线长度l
c1
、can控制线传输信号延迟时间t
c1
、can控制线传输信号衰减系数f
c1
、can控制线信号电平系数χ
c1
、can控制线连接单元个数n
c1
，其表达式如下：lin控制线影响因子k
l2
取决于采用lin控制线长度l
l2
、lin控制线传输信号延迟时间t
l2
、lin控制线传输信号衰减系数f
l2
、lin控制线信号电平系数χ
l2
、lin控制线连接单元个数n
l2
，其表达式如下：flexray控制线影响因子k
f3
取决于采用flexray控制线长度l
f3
、flexray控制线传输信号延迟时间t
f3
、flexray控制线传输信号衰减系数f
f3
、flexray控制线信号电平系数χ
f3
、flexray控制线连接单元个数n
f3
，其表达式如下：most控制线影响因子k
m4
取决于采用most控制线长度l
m4
、most控制线传输信号延迟时间t
m4
、most控制线传输信号衰减系数f
m4
、most控制线信号电平系数χ
m4
、most控制线连接单元个数n
m4
，其表达式如下：3.根据权利要求1所述一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，其特征在于：所述综合评价指标计算单元，根据以下公式可计算综合评价指标：
其中，q1、q2、q3为单项指标计算加权值。4.根据权利要求1所述一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，其特征在于：所述预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元包括第一电场强度控制模式、第二电场强度控制模式、第三电场强度控制模式，第三电场强度控制模式的控制强度高于第二电场强度控制模式，第二电场强度控制模式的控制强度高于第一电场强度控制模式，通过设计第一电场强度控制因子阈值γ1、第二电场强度控制因子阈值γ2、第三电场强度控制因子阈值γ3来描述控制模式的控制强度，其中，0＜γ3＜γ2＜γ1＜1。5.根据权利要求1所述一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，其特征在于：当综合评价指标j满足γ1≤j＜1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力表达式如下：其中，e1为第一电场强度控制模式下电场施加强度，t1为第一电场强度控制模式下电场施加时间，α为与电流变液材料相关的系数，χ1为第一电场强度控制模式下电流变液粘度，χ
char
为电流变液粘度临界值，f
10
为第一电场强度控制模式下阻尼力补偿值，z
10
为第一电场强度控制模式下滞回变量值；设计第一电场强度控制模式评价因子η1用于评价第一电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其表达式如下：其中，v1为第一电场强度控制模式下活塞运动速度，e
char
为防击穿电场强度阈值；设计第一电场强度控制判断因子λ1和第一电场强度控制再判断时间t1，且0＜λ1＜15％，根据第一电场强度控制模式评价因子η1的大小对车辆进行相应的调整，调整规则如下：当第一电场强度控制模式评价因子满足λ1≤η1≤15％时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式的效果良好，预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出；当第一电场强度控制模式评价因子满足η1＞15％或0≤η1＜λ1时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第一电场强度控制模式的效果较差，预瞄式电流变半主动悬架控制暂时正常执行，控制系统持续t1s后再次判断η1是否满足λ1≤η1≤15％，若再次判断λ1≤η1≤15％，则预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出，若再次判断η1＞15％或0≤η1＜λ1，则需要重新计算，进而调整预瞄式电流变半主动悬架的控制和阻尼力的输出。6.根据权利要求1所述一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，其特征在于：当综合评价指标j满足γ2≤j＜γ1时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力表达式如下：
其中，e2为第二电场强度控制模式下电场施加强度，t2为第二电场强度控制模式下电场施加时间，α为与电流变液材料相关的系数，χ2为第二电场强度控制模式下电流变液粘度，χ
char
为电流变液粘度临界值，f
20
为第二电场强度控制模式下阻尼力补偿值，z
20
为第二电场强度控制模式下滞回变量值；设计第二电场强度控制模式评价因子η2用于评价第二电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其表达式如下：其中，v2为第二电场强度控制模式下活塞运动速度，e
char
为防击穿电场强度阈值；设计第二电场强度控制判断因子λ2和第二电场强度控制再判断时间t2，且0＜λ2＜18％，根据第二电场强度控制模式评价因子η2的大小对车辆进行相应的调整，调整规则如下：当第二电场强度控制模式评价因子满足λ2≤η2≤18％时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式的效果良好，预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出；当第二电场强度控制模式评价因子满足η2＞18％或0≤η2＜λ2时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第二电场强度控制模式的效果较差，预瞄式电流变半主动悬架控制暂时正常执行，控制系统持续t
2 s后再次判断η2是否满足λ2≤η2≤18％，若再次判断λ2≤η2≤18％，则预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出，若再次判断η2＞18％或0≤η2＜λ2，则需要重新计算，进而调整预瞄式电流变半主动悬架的控制和阻尼力的输出。7.根据权利要求1所述一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，其特征在于：当综合评价指标j满足γ3≤j＜γ2时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式，所述预瞄式电流变半主动悬架输出阻尼力表达式如下：其中，e3为第三电场强度控制模式下电场施加强度，t3为第三电场强度控制模式下电场施加时间，α为与电流变液材料相关的系数，χ3为第三电场强度控制模式下电流变液粘度，χ
char
为电流变液粘度临界值，f
30
为第三电场强度控制模式下阻尼力补偿值，z
30
为第三电场强度控制模式下滞回变量值；设计第三电场强度控制模式评价因子η3用于评价第三电场强度控制模式下的预瞄式电流变半主动悬架控制的程度，其表达式如下：
其中，v3为第三电场强度控制模式下活塞运动速度，e
char
为防击穿电场强度阈值；设计第三电场强度控制判断因子λ3和第三电场强度控制再判断时间t3，且0＜λ3＜20％，根据第三电场强度控制模式评价因子η3的大小对车辆进行相应的调整，调整规则如下：当第三电场强度控制模式评价因子满足λ3≤η3≤20％时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式的效果良好，预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出；当第三电场强度控制模式评价因子满足η3＞20％或0≤η3＜λ3时，判断预瞄式电流变半主动悬架执行单元执行第三电场强度控制模式的效果较差，预瞄式电流变半主动悬架控制暂时正常执行，控制系统持续t3s后再次判断η3是否满足λ3≤η3≤20％，若再次判断λ3≤η3≤20％，则预瞄式电流变半主动悬架控制仍正常执行，阻尼力仍正常输出，若再次判断η3＞20％或0≤η3＜λ3，则需要重新计算，进而调整预瞄式电流变半主动悬架的控制和阻尼力的输出。8.根据权利要求1所述一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，其特征在于：当综合评价指标j满足0≤j＜γ3时，所述预瞄式电流变半主动悬架执行单元不执行工作。

技术总结
本发明公开了一种基于预瞄式电流变半主动悬架控制系统，包括行驶信息检测单元、综合评价指标计算单元、预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元、预瞄式电流变半主动悬架执行单元。其中，行驶信息检测单元用于获取纵向速度、目标预瞄时间、实际预瞄时间；综合评价指标计算单元用于计算悬架目标函数因子、路面单点预瞄评价因子、传输信号评价因子，从而得到综合评价指标；预瞄式电流变半主动悬架控制模式选择单元包括第一电场强度控制模式、第二电场强度控制模式、第三电场强度控制模式；预瞄式电流变半主动悬架执行单元根据不同的控制模式来对车辆控制进行相应规则调整。式来对车辆控制进行相应规则调整。式来对车辆控制进行相应规则调整。


技术研发人员：韩嘉伟 郑宏宇 宗长富 郭中阳 吴竟启 束琦
受保护的技术使用者：江苏超力电器有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/6/28