基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法，该控制方法对装设于座椅悬架系统中的应用电流变液的阻尼机构的阻尼、和空气弹簧的刚度进行控制，且该控制方法通过采集座椅悬架加速度信号、空气弹簧气压信号以及座椅高度信号，并经由定时器中断处理步骤可对阻尼机构的阻尼以及空气弹簧的刚度进行调节，以可减轻甚至消除传递至座椅上的振动，提升座椅乘坐舒适性。此外，本发明专利技术的控制方法亦可经由按键中断处理步骤对座椅高度进行调节，以使驾驶者找到合适的驾驶姿势，而也利于提高座椅的舒适性。

Control Method of Vehicle Seat Suspension System Based on Electrorheological Fluid

The invention provides a control method of vehicle seat suspension system based on Electrorheological fluid. The control method controls the damping of the damping mechanism of electrorheological fluid applied in the seat suspension system and the stiffness of the air spring. The control method collects the acceleration signal of the seat suspension, the air spring pressure signal and the seat height signal, and through timing. The interruption processing step can adjust the damp of the damper mechanism and the stiffness of the air spring, so as to reduce or even eliminate the vibration transmitted to the seat and improve the ride comfort of the seat. In addition, the control method of the present invention can also adjust the seat height through the interruption processing step of the key, so as to enable the driver to find a suitable driving posture, and also to improve the comfort of the seat.

【技术实现步骤摘要】
基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法
本专利技术涉及车辆座椅悬架
，特别涉及一种基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法。
技术介绍
座椅作为车辆上的重要组成部分，直接影响到车辆的乘坐舒适性。对于货运车辆、工程车辆、军用车辆等，由于车辆的悬架舒适性较差，路况恶劣时会导致车辆产生强烈的振动，这些振动中的绝大部分都通过座椅直接传递到司机，司机不得不长时间承受低频、高强度的振动。这种情况下，容易引发脊椎畸变、胃病等职业病，而对司机的健康造成危害。此外，长期在振动环境下工作，也会引起司机驾驶疲劳，极有可能引发交通事故。电流变液是由纳米至微米尺度的介电颗粒与绝缘液体混合而成的复杂流变液体。其“电流变效应”是指电流变液的“流变特性”或流体的粘度随外电场发生改变的特性。在没有外电场作用时，电流变液通常呈液体状态，其粘度和油差不多。当外电场作用于电流变液时，其表观粘度随外场的增加而变大，成为类似胶状沥青物质。当外电场足够大时，电流变液转变为强度可与一般固体相比较的类固态物质，其剪切强度随电场强度而增大，并且这种“液-固”转变是可逆的，其转变时间一般也在毫秒量级。巨电流变液作为一种新型的电流变液，剪切强度可超过100KPa，其相较于一般的电流变液的响应速度更快，且对比于传统电流变液小于30KPa的剪切强度，其在剪切强度上亦得到了很大的提高。由于巨电流变液的剪切强度高、响应速度快，因而其可用于制造用电场连续调控切变强度的阻尼系统和传动系统，比如座椅悬架系统。为了控制基于巨电流变液的座椅悬架系统，现有的方案一般是在座椅悬架上增加位移传感器，座椅悬架的振动引起位移传感器发生位移，位移传感器输出的位移信号输入到座椅悬架的控制器中，控制器通过输入的位移信号对座椅悬架进行调整。对于控制算法，现有的方法是在控制器内部设置不同的档位，不同的档位对应着不同的悬架阻尼调节参数，比如某个确定的电流值、电压值。控制器根据输入的位移信号的值，选择对应的悬架阻尼调节参数，并将该参数输出，实现对座椅悬架的调节。基于巨电流变液的座椅悬架系统能够过滤掉传递到座椅上的绝大部分振动，改善和提高车辆的乘坐舒适性。但是在实际应用中，由于巨电流变液自身的特性，导致基于巨电流变液的座椅悬架阻尼的变化存在滞回现象，其具有明显的非线性特性，而现有的大多数控制方法无法有效解决这种非线性带来的控制上的不确定性。而目前用于控制基于巨电流变液的座椅悬架系统的位移传感器主要有两种，一种是非接触式的位移传感器，比如激光传感器、红外传感器，另一种是接触式的位移传感器，比如拉线式位移传感器、电位器式位移传感器。这些位移传感器在使用时，对于非接触式的位移传感器，其暴露在悬架上开放区域中，在工作中如遇到泥泞路面激光发射器被泥土覆盖后便无法正常工作，其容错率较低，且激光传感器成本太高，不适合大规模量产。对于接触式的位移传感器，由于其需要固定到座椅悬架上，座椅悬架上的振动会引起传感器发生磨损，从而会降低传感器的测量精度，并减少传感器的使用寿命。由于现有位移传感器所存在的上述缺点，导致输入到控制器的位移信号较差，从而会影响控制器对座椅悬架的控制效果。同时，单一的被动式的调节座椅悬架的阻尼无法很好的适应实时变化的颠簸路面干扰，在控制器内部设置不同档位来调节座椅悬架阻尼的方法，亦存在着对未知路面进行实时调节的效果有限，以及如前所述的无法解决电流变阻尼器非线性弊端等不足。此外，对于座椅高度的调节，现有的方法一般是通过气阀，控制悬架系统内空气弹簧中气囊的充气和放气，以实现对座椅高度的调节。但对于上述现有的调节方法，座椅的使用者直接控制气囊的气阀，无法有效的控制气囊的充放气，导致难以快速的找到一个合适的座椅高度。并且在车辆行驶过程中，也无法根据路况的变化对座椅刚度进行动态调整。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法，以可克服现有技术中的至少一点不足，而能够提升座椅乘坐的舒适性。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法，该控制方法对装设于座椅悬架系统中的应用电流变液的阻尼机构的阻尼和空气弹簧的刚度进行控制，且所述控制方法包括如下的步骤：s1、系统初始化；s2、开启定时器；s3、检测是否有定时器中断信号，若有进入步骤s4，没有则进入步骤s5；s4、定时器中断处理步骤：s41、采集座椅悬架加速度信号，并由所述加速度信号采用PID控制模块获取所述阻尼机构的控制电压信号，及至所述座椅悬架的加速度信号接近或等于0；s42、采集所述空气弹簧的气压信号与座椅高度信号，以获取空气弹簧的当前刚度信号，并由所述加速度信号获取车辆当前路况信号及该当前路况信号对应的期望刚度信号，比较当前刚度信号与所述期望刚度信号，获得所述空气弹簧的充放气控制信号，及至所述空气弹簧的当前刚度信号接近或等于所述期望刚度信号；s43、退出定时器中断处理步骤，并将定时器置零；s5、检测是否有按键中断信号，若有进入步骤s6，没有则返回步骤s3，并重复执行步骤s3-s5；s6、按键中断处理步骤：s61、检测车辆是否处于行驶状态，若是退出按键中断处理步骤，若否进入步骤s62；s62、检测是否有所述阻尼机构的开关信号，若有打开或关闭所述阻尼机构，若没有进入步骤s63；s63、检测是否有座椅高度调节信号，若有调节所述座椅的高度，若没有退出按键中断处理步骤。进一步的，步骤s41包括如下的控制步骤：s411、获取t时刻座椅悬架的加速度信号x(t)；s412、由PID控制模块对步骤s411获取的所述加速度信号x(t)进行处理，以获得所述阻尼机构的所述控制电压信号u(t)而对所述阻尼机构的电场强度进行控制，且所述PID控制模块的处理公式为：其中，e(t)为基于所述加速度信号x(t)得到的所述PID控制模块的输入信号，Kp为比例系数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数，且Kp、TI、TD均为预置值；s413、重复步骤s411和步骤s412，直至e(t)接近或等于0。进一步的，步骤s412中还包括：对采集的所述加速度信号x(t)进行数字低通滤波处理，且数字低通滤波处理的公式为：y(t)＝a*x(t)+(1-a)*y(t-1)其中，a为滤波系数、且0＜a＜1，y(t)为在t时刻输出的滤波后的加速度信号，y(t-1)为在t-1时刻输出的滤波后的加速度信号；且，e(t)＝y(t)-R，R为所述PID控制模块内预置的加速度信号参考值。进一步的，步骤s413中为重复步骤s411和步骤s412，直至0≤e(t)≤0.05。进一步的，步骤s42包括如下的控制步骤：s421、采集空气弹簧的气压信号与座椅高度信号；s422、由所述气压信号和座椅高度信号，通过二维模糊控制器获取所述空气弹簧的当前刚度信号；s423、将计数器向上计数，并判断计数器的计数是否超过预设阈值，若是进入步骤s424，若否进入步骤s43；s424、通过逆动力学模型获取车辆当前路况信号，并根据路况信号与空气弹簧刚度的对应表，由所述当前路况信号获取所对应的期望刚度信号；s425、比较当前刚度信号和所述期望刚度信号，获取所述空气弹簧的充放气信号，并对所述空气弹簧进行充气或放气；s426、采集空气弹簧的气压信号与座椅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法，其特征在于：该控制方法对装设于座椅悬架系统中的应用电流变液的阻尼机构的阻尼和空气弹簧的刚度进行控制，且所述控制方法包括如下的步骤：s1、系统初始化；s2、开启定时器；s3、检测是否有定时器中断信号，若有进入步骤s4，没有则进入步骤s5；s4、定时器中断处理步骤：s41、采集座椅悬架加速度信号，并由所述加速度信号采用PID控制模块获取所述阻尼机构的控制电压信号，及至所述座椅悬架的加速度信号接近或等于0；s42、采集所述空气弹簧的气压信号与座椅高度信号，以获取所述空气弹簧的当前刚度信号，并由所述加速度信号获取车辆当前路况信号及该当前路况信号对应的期望刚度信号，比较当前刚度信号与所述期望刚度信号，获得所述空气弹簧的充放气控制信号，及至所述空气弹簧的当前刚度信号接近或等于所述期望刚度信号；s43、退出定时器中断处理步骤，并将定时器置零；s5、检测是否有按键中断信号，若有进入步骤s6，没有则返回步骤s3，并重复执行步骤s3‑s5；s6、按键中断处理步骤：s61、检测车辆是否处于行驶状态，若是退出按键中断处理步骤，若否进入步骤s62；s62、检测是否有所述阻尼机构的开关信号，若有打开或关闭所述阻尼机构，若没有进入步骤s63；s63、检测是否有座椅高度调节信号，若有调节所述座椅的高度，若没有退出按键中断处理步骤。...

【技术特征摘要】
1.一种基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法，其特征在于：该控制方法对装设于座椅悬架系统中的应用电流变液的阻尼机构的阻尼和空气弹簧的刚度进行控制，且所述控制方法包括如下的步骤：s1、系统初始化；s2、开启定时器；s3、检测是否有定时器中断信号，若有进入步骤s4，没有则进入步骤s5；s4、定时器中断处理步骤：s41、采集座椅悬架加速度信号，并由所述加速度信号采用PID控制模块获取所述阻尼机构的控制电压信号，及至所述座椅悬架的加速度信号接近或等于0；s42、采集所述空气弹簧的气压信号与座椅高度信号，以获取所述空气弹簧的当前刚度信号，并由所述加速度信号获取车辆当前路况信号及该当前路况信号对应的期望刚度信号，比较当前刚度信号与所述期望刚度信号，获得所述空气弹簧的充放气控制信号，及至所述空气弹簧的当前刚度信号接近或等于所述期望刚度信号；s43、退出定时器中断处理步骤，并将定时器置零；s5、检测是否有按键中断信号，若有进入步骤s6，没有则返回步骤s3，并重复执行步骤s3-s5；s6、按键中断处理步骤：s61、检测车辆是否处于行驶状态，若是退出按键中断处理步骤，若否进入步骤s62；s62、检测是否有所述阻尼机构的开关信号，若有打开或关闭所述阻尼机构，若没有进入步骤s63；s63、检测是否有座椅高度调节信号，若有调节所述座椅的高度，若没有退出按键中断处理步骤。2.根据权利要求1所述的基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法，其特征在于：步骤s41包括如下的控制步骤：s411、获取t时刻座椅悬架的加速度信号x(t)；s412、由PID控制模块对步骤s411获取的所述加速度信号x(t)进行处理，以获得所述阻尼机构的所述控制电压信号u(t)而对所述阻尼机构的电场强度进行控制，且所述PID控制模块的处理公式为：其中，e(t)为基于所述加速度信号x(t)得到的所述PID控制模块的输入信号，Kp为比例系数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数，且Kp、TI、TD均为预置值；s413、重复步骤s411和步骤s412，直至e(t)接近或等于0。3.根据权利要求2所述的基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法，其特征在于：步骤s412中还包括：对采集的所述加速度信号x(t)进行数字低通滤波处理，且数字低通滤波处理的公式为：y(t)＝a*x(t)+(1-a)*y(t-1)其中，a为滤波系数、且0<a<1，y(t)为在t时刻输出的滤波后的加速度信号，y(t-1)为在t-1时刻输出的滤波后的加速度信号；且，e(t)＝y(t)-R，R为所述PID控制模块内预置的加速度信号参考值。4.根据权利要求2所述的基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法，其特征在于：步骤s413中为重复步骤s411和步骤s412，直至0≤e(t)≤0.05。5.根据权利要求1所述的基于电流变液的车辆座椅悬架系统的控制方法，其特征在于：步骤s42包括如下的控制步骤：s421、采集空气弹簧的气压信号与座椅高度信号；s422、由所述气压信号和座椅高度信号，通过二维模糊控制器获取所述空气弹簧的当前刚度信号；s423、将计数器向上计数，并判断计数器的计数是否超过预设阈值，若是进入步骤s424，若否进入步骤s43；s424、通过逆动力学模型获取车辆当前路况信号，并根据路况信号与空气弹簧刚度的对应表，由所述当前路况信号获取所对应的期望刚度信号；s425、比较当前刚度信号和所述期望刚度信号，获取所述空气弹簧的充放气信号，并对所述空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐昕，温维佳，
申请(专利权)人：唐昕，
类型：发明
国别省市：四川,51