一种主动悬架的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种车辆主动悬架的控制方法及装置，所述方法包括：采用二维激光雷达扫描车辆前方路面，获得车辆前方路段扫描区域的路面特征；采用角度传感器测量车轮的转向角度，根据所述车轮的转向角度以及车体几何特征预测四个车轮的行驶轨迹；从所述扫描区域中提取所述预测的四个车轮行驶轨迹对应的路面轨迹特征，根据所述路面轨迹特征获取主动悬架的最佳阻尼参数及刚度参数；主动悬架的控制单元在预定的滞后时间调节主动悬架阻尼参数及刚度参数。本发明专利技术可减少主动悬架控制模型建立的成本，增加主动悬架的适应性，属于汽车控制领域。

A Control Method and Device for Active Suspension

The invention provides a control method and device for vehicle active suspension. The method includes: scanning the road surface in front of the vehicle with two-dimensional lidar to obtain the road surface characteristics of the scanning area in front of the vehicle; measuring the turning angle of the wheel with angle sensor, predicting the trajectory of four wheels according to the turning angle of the wheel and the geometric characteristics of the vehicle body; and from the sweep. In the tracing area, the road track characteristics corresponding to the four predicted wheel trajectories are extracted, and the optimum damping and stiffness parameters of the active suspension are obtained according to the road track characteristics. The control unit of the active suspension adjusts the damping and stiffness parameters of the active suspension at a predetermined lag time. The invention can reduce the cost of establishing the active suspension control model and increase the adaptability of the active suspension, belonging to the field of automobile control.

【技术实现步骤摘要】
一种主动悬架的控制方法及装置
本专利技术涉及汽车控制领域，尤其涉及一种汽车主动悬架的控制方法及装置。
技术介绍
随着汽车行业的发展以及人们生活水平的提高，人们对于乘坐汽车的舒适性要求越来越高，传统的汽车采用的被动悬架由于其不可调性已经无法满足人们对于各种路况下对于舒适性的要求，主动悬架以其阻尼可调性等特点受到了人们的喜爱。但现有主动悬架的阻尼及刚度控制方法大多是在车辆行驶途中根据车轮已经受到的来自于路面的载荷，将路面载荷输入到预先设定好的调节系统中来调节主动悬架阻尼大小。这种调节方法在实际运用中对控制模型的要求较高，需要花费大量成本建立控制模型并且不断调节系统参数来满足要求，并且调节的范围有限，无法应对突变性很大的路面。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种主动悬架控制方法及装置，以解决现有主动悬架控制模型建立的成本高、适应性差的问题。本专利技术提出一种主动悬架的控制方法，所述方法包括如下技术方案：采用二维激光雷达扫描车辆前方路面，获得车辆前方路段扫描区域的路面特征；采用角度传感器测量车轮的转向角度，根据所述车轮的转向角度以及车体几何特征预测四个车轮的行驶轨迹；从所述扫描区域中提取所述预测的四个车轮行驶轨迹对应的路面轨迹特征，根据所述路面轨迹特征及预先设计好的匹配模型获取主动悬架的最佳阻尼参数及刚度参数；将所述最佳阻尼参数及刚度参数输入主动悬架的控制单元，所述控制单元在预定的滞后时间调节主动悬架阻尼参数及刚度参数。在上述技术方案中，所述二维激光雷达安装在车辆的左右中轴线前端部分，所述路面特征是在预设时间段内的连续路面特征，设二维激光雷达扫描范围的长度为L，车辆匀速且速度为V，经过时间段Δt的行驶，则二维激光雷达得到前方路段一个面积为S＝LVΔt的扫描区域。在上述技术方案中，在车辆前轴左右两轮转向部分分别安装角度传感器，测量得到的左前轮及右前轮的转向角度；所述根据所述车轮的转向角度以及车体几何特征预测四个车轮的行驶轨迹的具体方式为：以车辆前轴中点为坐标原点，以车辆前轴为坐标横轴建立转向轨迹坐标系，根据车辆轴距、轮距以及所述左前轮及右前轮的转向角度计算右转左转两种情况下的转向中心坐标以及四个车轮的转弯半径，并计算得到四个车轮的预行驶轨迹。在上述技术方案中，所述根据所述路面轨迹特征及预先设计好的匹配模型获取主动悬架的最佳阻尼参数及刚度参数的具体方式为：根据所述路面轨迹特征计算出路面功率谱密度以及路面所属等级和位移幅值变化，将所述路面功率谱密度以及路面所属等级和位移幅值变化信息输入到预先设计好的匹配模型中匹配得到主动悬架的最佳阻尼参数及刚度参数。本专利技术还提供一种主动悬架的控制装置，所述装置包括：扫描模块：用于采用二维激光雷达扫描车辆前方路面，获得车辆前方路段扫描区域的路面特征；预测模块：用于采用角度传感器测量车轮的转向角度，根据所述车轮的转向角度以及车体几何特征预测四个车轮的行驶轨迹；识别模块：用于从所述扫描区域中提取所述预测的四个车轮行驶轨迹对应的路面轨迹特征，根据所述路面轨迹特征及预先设计好的匹配模型获取主动悬架的最佳阻尼参数及刚度参数；调节模块：用于将所述最佳阻尼参数及刚度参数输入主动悬架的控制单元，所述控制单元在预定的滞后时间调节主动悬架阻尼参数及刚度参数。本专利技术提出一种主动悬架控制方法及装置，采用二维激光雷达预先扫描车辆前方路段，采用角度传感器进行车体轨迹的预测，依据车体所将要行驶的路面特征主动调节主动悬架阻尼及刚度大小。本专利技术的方法与现有技术相比可以提前应对潜在的突变性较大的路面，减少主动悬架控制模型建立的成本，增加主动悬架的适应性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对本专利技术技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的主动悬架控制方法流程示意图；图2为本专利技术提供的雷达扫描地面示意图；图3为本专利技术提供的车辆四轮轨迹预测示意图；图4为本专利技术提供的根据扫描轨迹进行主动悬架控制的示意图；图5为本专利技术提供的主动悬架控制装置的结构示意图。具体实施方式本专利技术提出一种主动悬架控制方法及装置，依据汽车预计行驶路面状况来调节主动悬架的阻尼及刚度，以实现减少主动悬架控制模型建立的成本，增加主动悬架的适应性。请参见图1，本专利技术提出的一种主动悬架的控制方法包括：S1、采用二维激光雷达扫描车辆前方路面，获得车辆前方路段扫描区域的路面特征。可选的，所述二维激光雷达安装在车辆的左右中轴线前端部分，所述路面特征是在预设时间段内的连续路面特征，设二维激光雷达扫描范围的长度为L，车速为V，经过时间段Δt的行驶，则二维激光雷达得到前方路段一个面积为S＝LVΔt的扫描区域。具体的，请参见图2，图2为本专利技术提供的雷达扫描地面示意图，其中o1为雷达安装位置，也即该扫描信息的坐标中心，H为雷达安装高度，α为二维激光雷达与水平面的俯角，r为雷达最大扫描有效距离，由几何关系可知，激光雷达距离扫描线距离d＝H/tanα，扫描范围长度经过一个时间段Δt的行驶，则二维激光雷达可以得到前方路段一个面积为S＝LVΔt的扫描区域。S2、采用角度传感器测量车轮的转向角度，根据所述车轮的转向角度以及车体几何特征预测四个车轮的行驶轨迹。可选的，在车辆前轴左右两轮转向部分分别安装角度传感器，测量得到的左前轮及右前轮的转向角度；所述根据所述车轮的转向角度以及车体几何特征预测四个车轮的行驶轨迹的具体方式为：以车辆前轴中点为坐标原点，以车辆前轴为坐标横轴建立转向轨迹坐标系，根据车辆轴距、轮距以及所述左前轮及右前轮的转向角度计算右转左转两种情况下的转向中心坐标以及四个车轮的转弯半径，并计算得到四个车轮的转向轨迹。具体的，请参见图3，图3为本专利技术提供的车辆四轮轨迹预测示意图，在图3中以车辆前轴中点o2为坐标原点建立转向轨迹直角坐标系，A,B,C,D为四个车轮的轮心位置，角度传感器测量得到的前轴转向系统的左轮转向角为β以及右轮转向角为θ，汽车轴距为a，轮距为b。在转向轨迹坐标系中，设汽车转向中心为o，依据三角形的边长计算方法，以汽车行驶方向及汽车右侧为正，对于右转左转两种情况下转向中心坐标为(±(atanβ)-b/2,-a)，左前轮转弯半径r1＝a/cosβ，右前轮的转弯半径r2＝a/cosβ，左后轮转弯半径r3＝atanβ，右后轮的转弯半径r4＝atanθ，于是可得四个车轮的转向轨迹s1,s2,s3,s4，四个车轮的转向轨迹即是以转向中心为圆心、以相应车轮的转弯半径为半径的圆弧。S3、从所述扫描区域中提取所述预测的四个车轮行驶轨迹对应的路面轨迹特征，根据所述路面轨迹特征及预先设计好的匹配模型获取主动悬架的最佳阻尼参数及刚度参数。可选的，所述根据所述路面轨迹特征及预先设计好的匹配模型获取主动悬架的最佳阻尼参数及刚度参数的具体方式为：根据所述路面轨迹特征计算出路面功率谱密度以及路面所属等级和位移幅值变化，将所述路面功率谱密度以及路面所属等级和位移幅值变化信息输入到预先设计好的匹配模型中匹配得到主动悬架的最佳阻尼参数及刚度参数。具体的，将计算出的四个轨迹的转向中心及转弯半径转换到激光雷达的坐标系下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动悬架的控制方法，其特征在于，所述方法包括：采用二维激光雷达扫描车辆前方路面，获得车辆前方路段扫描区域的路面特征；采用角度传感器测量车轮的转向角度，根据所述车轮的转向角度以及车体几何特征预测四个车轮的行驶轨迹；从所述扫描区域中提取所述预测的四个车轮行驶轨迹对应的路面轨迹特征，根据所述路面轨迹特征及预先设计好的匹配模型获取主动悬架的最佳阻尼参数及刚度参数；将所述最佳阻尼参数及刚度参数输入主动悬架的控制单元，所述控制单元在预定的滞后时间调节主动悬架阻尼参数及刚度参数。

【技术特征摘要】
1.一种主动悬架的控制方法，其特征在于，所述方法包括：采用二维激光雷达扫描车辆前方路面，获得车辆前方路段扫描区域的路面特征；采用角度传感器测量车轮的转向角度，根据所述车轮的转向角度以及车体几何特征预测四个车轮的行驶轨迹；从所述扫描区域中提取所述预测的四个车轮行驶轨迹对应的路面轨迹特征，根据所述路面轨迹特征及预先设计好的匹配模型获取主动悬架的最佳阻尼参数及刚度参数；将所述最佳阻尼参数及刚度参数输入主动悬架的控制单元，所述控制单元在预定的滞后时间调节主动悬架阻尼参数及刚度参数。2.根据权利要求1所述的一种主动悬架的控制方法，其特征在于，所述二维激光雷达安装在车辆的左右中轴线前端部分，所述路面特征是在预设时间段内的连续路面特征，设二维激光雷达扫描范围的长度为L，车速为V，经过时间段Δt的行驶，则二维激光雷达得到前方路段一个面积为S＝LVΔt的扫描区域。3.根据权利要求1所述的一种主动悬架的控制方法，其特征在于，在车辆前轴左右两轮转向部分分别安装角度传感器，测量得到的左前轮及右前轮的转向角度；所述根据所述车轮的转向角度以及车体几何特征预测四个车轮的行驶轨迹的具体方式为：以车辆前轴中点为坐标原点，以车辆前轴为坐标横轴建立转向轨迹...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹斌，黎胜根，郭铮，李立凯，袁守利，王海雄，
申请(专利权)人：武汉新能源汽车工业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42