本发明专利技术提供一种用于弹簧／质量系统的半有源控制方法，例如一种实时可调的减震器系统。所述方法包括根据系统参数和用户可确定的或可预置的输入确定多个工作区。所述方法还包括考虑非惯性弹簧／质量系统响应和作用在系统上的多维力的处理，并包括加速度限制计算，用于在行程的终点精确地限制系统的操作。所述方法一般涉及产生多个阀门控制信号，在所述阀门控制信号当中进行选择，以及在闭环反馈系统中对所述阀门施加选择的控制信号，以便调节在弹簧／质量系统中的能量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于半有源减震器的控制器和控制方法。更具体地说，本专利技术涉及一种用于控制两个质量之间的相对运动的系统和方法，其中使用包括减震器或阻尼器的一个悬挂装置。所述系统和方法可以用于许多类型的系统，例如车辆上的主悬挂装置，当在崎岖的地形上行驶时，其使底盘本体和车轮的运动隔离，或者被和驾驶室或车身的运动隔离的卡车或船的座位。本专利技术一般可用于具有振动隔离机构的任何系统，所述振动隔离机构隔离缓冲(装在弹簧上的)质量和非缓冲(未装弹簧的)质量，例如发动机机架、机械固定件或作为隔离装置的其它典型的应用。
技术介绍
悬挂装置和隔离装置一般属于下列类型之一无源的、有源的或半有源的。无源装置通常包括无源弹簧和无源的阻尼器，并且可被调整以便对于一组给定的条件，例如对于非缓冲质量的固定质量和恒定频率的干扰，提供非常好的隔离。不过，如果由于增加的有效载荷而引起质量改变，或者由于地面上的速度的改变而引起的输入频率的改变，隔离性能便会变劣，因而当系统碰撞行程的终点时，通常引起非常大的震动载荷，通常称为悬挂装置“撞顶”或“撞底”。有源悬挂装置比纯无源系统能够在一个宽的条件范围内提供好得多的隔离。它们可以读出传感器的改变，然后处理所得信息，从而在致动器和支撑系统的功率限制下，在任何时候都能在两个质量之间提供最佳的目标力。此外，它们能够对系统附加能量，而无源和半有源系统只能减去能量。有源悬挂装置尚未得到广泛的接受，这是由于高的成本和复杂性以及需要来自车辆原动机的大的功率。在具有长行程的悬挂装置的车辆在离开道路而在崎岖地形上行驶的情况下，悬挂装置汲取的功率是非常高的，因而减少车辆的最大加速度。半有源的悬挂装置的成本和复杂性一般低于全有源系统，同时保留了大部分性能方面的优点。它们使用常规的悬挂装置中的无源弹簧，并附加一个可控的阻尼器和传感器以及微处理器，使得阻尼器的力能够实时地被控制。阻尼器仍然只能从系统中减去能量，不过其可以提供这种控制方法要求的任何程度的阻尼，而不受作为无源阻尼器的特征的固定的速度/力的定律的支配。已经提出了许多用于半有源悬挂装置的控制方法，首先有由Karnopp等人描述的“天钩”方法，见“Vibration Control UsingSemi-active Force Generator”ASME Paper No.73DET-123，May 1974，以及美国专利3807678。这种方法试图使阻尼器施加一个和缓冲质量的绝对速度成比例，而不是和两个质量之间的相对速度成比例的力。因而天钩这个术语是因为质量好像参照惯性坐标系统来处理而不是参照地面坐标系统。虽然这种方法对于小于系统的压缩行程的数量的碰撞可以产生非常好的隔离，但是较大的碰撞使得悬挂装置降至最低点，从而使得大的冲击负荷传递到缓冲质量。提出了另一种方法用于处理最低点和最高点的问题，称为“端点停止”方法。在端点停止模式中，微处理器计算用于减速缓冲质量所需的最小的力，并阻止悬挂装置下降到最低点。虽然这在阻止大的冲击负荷传递到缓冲质量上是有效的，但是其对于较小的碰撞引起悬挂装置的过量的运动。这可以使得驾驶员非常不安，因为这阻止其具有好的“感觉”来驾驶车辆。还试图组合几种方法和分配相对的加权或研制规则，这些规则在某种情况下支配另一种方法的使用。这些努力的大部分针对隔离效率作为总的目标或相对优点的度量。不过，具有一些在悬挂系统中是重要的其它因素，例如瞬态力的分布，其可能影响处理和车辆的控制，以及主观因素，例如驾驶员的舒适和自信。
技术实现思路
本专利技术利用一组导致一种实用的半有源悬挂控制方法的规则来克服现有技术的缺点。在一方面，本专利技术包括一种方法，用于确定是否减震器系统正在压缩，并用于产生用于所述减震器系统的目标控制信号，所述减震器系统包括由弹簧连接在一起的两个质量，所述弹簧具有一个可控的阀门，用于调节所述系统中的能量。所述方法包括通过确定所述质量彼此相对的当前速度来确定弹簧/质量系统是否正在沿z方向压缩的步骤。所述方法还包括根据所述质量的相对速度和相对位置产生惯性终点止点信号的步骤，所述惯性终点止点信号和使一个质量以接近于0的速度到达一个最小行程的位置所需的最小加速度成比例。所述方法还包括根据弹簧力常数产生一个阻尼信号的步骤，临界阻尼信号和至少一个质量的临界阻尼轨迹(trajectory)成比例，以及产生一个舒适信号的步骤，所述舒适信号被规定为所述临界阻尼信号的力的上门限。所述方法选择这些信号中的一个信号作为目标信号，用于控制所述阀门，借以调节在弹簧/质量系统中的能量。在另一方面，本专利技术包括一种方法，用于确定是否减震器系统正在膨胀，并用于产生用于所述减震器系统的目标控制信号，所述减震器系统包括由弹簧连接在一起的两个质量，并具有一个可控的阀门，用于调节所述系统中的能量。所述方法包括以下步骤通过确定所述质量彼此相对的当前速度来确定弹簧/质量系统是否正在沿z方向膨胀；根据所述质量的相对速度产生惯性终点止点信号，所述惯性终点止点信号和使一个质量以接近于0的速度到达一个最大行程的位置所需的最小加速度成比例；以及根据弹簧力常数产生一个阻尼信号，所述阻尼信号和至少一个质量的阻尼轨迹成比例。所述方法还包括以下步骤产生和阀门位置成比例的第一阀门预定位信号，其允许一个质量自由下落而离开另一个质量；以及产生和阀门位置成比例的第二阀门预定位信号，其允许一个质量可控地膨胀而离开另一个质量。所述方法选择这些信号中的一个信号作为目标信号，用于控制所述阀门，借以调节在弹簧/质量系统中的能量。在另一个方面，本专利技术提供一种方法，用于在弹簧/质量减震器系统中产生目标惯性和非惯性能量控制信号，所述减震器系统包括由弹簧连接在一起的两个质量，所述弹簧具有一个可控的阀门，用于调节所述系统中的能量。所述方法包括以下步骤根据两个质量的相对速度和相对位置产生终点止点信号，惯性终点止点信号和使一个质量以接近于0的速度到达一个最大或最小行程的位置所需的最小加速度成比例。所述方法利用一个表示所述质量彼此相对的绝对速度和绝对位移的信号修正所述终点止点信号。所述方法还根据所述质量的相对速度确定是否所述终点止点信号应当被作为所述可控阀门的目标控制信号。在另一个方面，本专利技术提供一种方法，用于在弹簧/质量减震器系统中产生多维的目标阻尼能量控制信号，所述减震器系统包括由弹簧连接在一起的两个质量，所述弹簧具有一个可控的阀门，用于调节所述系统中的能量。所述方法包括以下步骤根据弹簧力常数产生阻尼信号，所述阻尼信号和至少一个质量沿z方向的阻尼轨迹成比例；确定一个临界阻尼系数；以及由所述临界阻尼系数乘所述阻尼信号。所述方法还包括计算步骤，用于测量所述两个质量中的至少一个沿x与/或y方向的加速度，并根据所述两个质量的至少一个沿x与/或y方向的所述测量的加速度修正所述临界阻尼系数。所述方法还确定是否所述阻尼信号应当被指定为所述可控阀门的目标控制信号。本专利技术的另一个方面提供一种方法，用于在弹簧/质量减震器系统中产生直接的目标阀门控制信号，所述减震器系统包括由弹簧连接在一起的两个质量，所述弹簧具有一个可控的阀门，用于调节所述系统中的能量。所述方法包括以下步骤根据所述质量的相对位置和相对速度产生阀门预定位信号，所述阀门预定位信号和对于阀门预定本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于确定是否减震器系统正在压缩、并用于产生用于所述减震器系统的目标控制信号的方法，所述减震器系统包括由弹簧连接在一起的两个质量，和一个可控的阀门，用于调节所述系统中的能量，所述方法包括以下步骤：通过确定所述质量彼此相对的当前速度 ，来确定所述弹簧／质量系统是否正在沿Ｚ方向压缩；根据所述质量的相对速度和相对位置产生惯性终点止点信号，所述惯性终点止点信号包括一个信号，该信号和使一个质量以接近于０的速度到达一个最小行程的位置所需的最小加速度成比例；根据弹簧 力常数产生一个阻尼信号，所述阻尼信号包括一个和所述质量的至少一个的阻尼轨迹成比例的信号；产生一个舒适信号，所述舒适信号被规定为所述临界阻尼信号的力的上门限；以及选择这些信号中的一个信号作为目标信号，用于控制所述阀门，借以调节 在弹簧／质量系统中的能量。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰A莱普兰特，威廉T拉金斯，
申请(专利权)人：活力震动公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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