一种全浮式驾驶室主动悬置控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种全浮式驾驶室主动悬置控制系统及控制方法，在驾驶室与悬架之间设立4个悬置点，每个悬置点设置有电磁作动器；采用三个传感器实时监测驾驶室在三个振动分量上的振动速度和加速度；驾驶室的实时振动监测信号和路面的随机振动经悬架传至驾驶室的四个悬置点和三个振动分量控制器，三个方向的振动传感器的反馈信号也同时传至三个振动分量控制器，三个振动分量控制器中运行适合于各振动分量的优化控制算法，计算出各个振动分量在四个悬置点的主动控制力矢量，再通过矢量逻辑控制器合成各个作动器中的总控制力，以抑制驾驶室垂直振动、俯仰振动和侧倾振动，提升驾驶室的振动。的振动。的振动。

【技术实现步骤摘要】
一种全浮式驾驶室主动悬置控制系统及控制方法


[0001]本专利技术属于车辆工程
，具体来说涉及一种全浮式驾驶室主动悬置控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]重型卡车或牵引车驾驶室是车身上的驾驶室总成，一般采用一定的方法将驾驶室悬置于整车车架或车梁上。驾驶室悬置系统作为连接驾驶室于底盘车架的系统功能部件，除了支撑驾驶室及其乘员外，更主要的功能在于减振。悬置系统的功能对于改善乘坐舒适性、减小车身本体结构承受的振动冲击力以及提高在发生碰撞时的安全性等方面都有十分重要的作用。
[0003]在卡车车架(车梁)上用于支撑驾驶室的四个点就是驾驶室的悬置点，这四个悬置点按照支撑形式可分为2点半浮式悬置和4点全浮式悬置两种。2点悬置结构的驾驶室前面两个悬置点中采用固定铰链式翻转座结构，驾驶室后两个悬置点采用螺旋弹簧配合减振器悬置结构。4点悬置结构的驾驶室四个支撑点均采用减振器的悬置结构。相对于2点悬置方式，采用4点全浮式悬置的驾驶室可在多数路况下达到较好的减振效果。
[0004]驾驶室悬置按照控制方式可以分为被动悬置式、半主动悬置式和主动悬置式。被动悬置驾驶室的减振元件是固定的，其减振系统的刚度值和阻尼系数值也是固定的，不能根据行驶工况、车辆状态和道路状况适时改变，因此被动悬置驾驶室也具有固有的缺陷。
[0005]主动悬置驾驶室和半主动悬置驾驶室能够根据驾驶室的振动情况在驾驶室和车架之间产生主动控制力，从而对驾驶室垂直振动、俯仰角和侧倾角有效控制或抑制，能够大大提高驾驶室NVH性能。于作动器的能耗、实时性、控制后的性能提升量、可靠性和成本等问题是驾驶室主动悬置研究、开发和实验过程中必须要考虑的因素。
[0006]主动悬置式驾驶室是在原被动悬置方式和半主动控制方式的基础上发展起来的，可以通过电磁作动器的实时控制在驾驶室和悬架直接产生主动控制力，抑制驾驶室的振动冲击，进而提高驾驶室悬置系统的振动特性。随着磁流变液、电流变液和电磁作动器的技术发展，使得作动器及其控制技术日趋成熟，并成功应用于高级商用车驾驶室悬置系统中。
[0007]国内的许多学术研究人员和车辆研发人员都在致力于研究驾驶室半主动悬置或主动悬置的控制方法，如2021年8月31日已授权的专利“一种用于重卡驾驶室半主动悬置的控制方法(授权号：CN112009577B)”中就给出了天棚式半主动悬置的控制方法，该方法是将整个驾驶室作为一个整体，通过传感器进行监测驾驶室的振动参数，再通过天棚半主动控制方法(Semi
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Active Sky
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Hook Control)进行实现驾驶室半主动悬置控制。该方法在技术原理上，能够在一定频率范围内有效的抑制驾驶室质心垂直、侧倾角和俯仰角的振动，使驾驶室具有较好的乘坐舒适性。2021年10月1日公布的专利“一种主动悬架控制系统及方法”通过从云平台获取的路面平顺度信息，对主动悬架系统进行控制，有效解决了控制滞后性问题，保证了车辆的驾驶性和舒适性。
[0008]黄山云，陈彬，涂奉臣等在2016年发表于振动测试与诊断的期刊论文“重卡驾驶室
半主动悬置控制方法”中建立了重卡驾驶室半主动悬置集中质量动力学模型，分别采用PID控制理论和Fussy最优控制理论设计控制器并利用磁流变阻尼器动力特性实验数据对模糊最优控制器的参数进行优化，结果表明PID和模糊最优控制方法均能能有效抑制重卡驾驶室半主动悬置的振动加速度响应。
[0009]通过文献和专利检索到的对比文件分析可得，现有的控制技术或者将驾驶室的垂直振动、前后俯仰振动和左右侧倾振动三个被控参数之一作为目标进行建模与控制，或者将三个被控参数同时作为整体目标进行建模与控制，已有的控制算法还存在算法复杂、计算量巨大、可实施性不强或控制效果不佳的特点。以上所述的控制系统只有一个控制单元(ECU)，四个悬置作动器的控制参数都是由这个控制单元统一计算并发出控制指令的。系统的控制单元需要完成驾驶室悬置系统各振动分量传感器信息采集、数据分析、控制算法的计算、控制指令的发送、反馈信息的接收等功能，控制单元的计算量非常巨大。因驾驶室主动悬置控制系统对实时性要求极高，对控制单元的计算速度和执行速度要求也极高。因此单一的控制单元难以完成多传感器信息采集、复杂控制算法计算、控制指令传输及高实时性等要求。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全浮式驾驶室主动悬置控制系统及控制方法，在本控制方法中首先对驾驶室的垂直振动、俯仰振动和侧倾振动进行分项控制，在此基础进行矢量合成，以形成对驾驶室四个悬置点的合成控制参数。
[0011]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0012]一种全浮式驾驶室主动悬置控制系统及控制方法，在驾驶室与悬架之间设立4个悬置点，每个悬置点设置有电磁作动器；
[0013]采用三个传感器实时监测驾驶室在三个振动分量上的振动速度和加速度，分别为：垂直振动传感器、俯仰振动传感器和侧倾振动传感器；
[0014]采用三个独立的振动分量控制器，分别为：垂直振动控制器、俯仰振动控制器和侧倾振动控制器，所述垂直振动控制器用于根据垂直振动传感器的实时反馈数据以及垂直振动分量的控制目标对驾驶室的垂直振动进行控制，得到垂直振动在四个悬置点的主动控制力矢量所述俯仰振动控制器用于根据俯仰振动传感器的实时反馈数据以及俯仰振动分量的控制目标对驾驶室的俯仰振动进行控制，得到俯仰振动在四个悬置点的主动控制力矢量所述侧倾振动控制器用于根据侧倾振动传感器的实时反馈信号以及侧倾振动分量的控制目标对驾驶室的侧倾振动进行控制，得到侧倾振动在四个悬置点的主动控制力矢量
[0015]采用一个单独的矢量逻辑控制器，由该矢量逻辑控制器将三个主动控制力矢量进行矢量力合成，经过矢量力合成后得到4个悬置点的总矢量控制力然后向各悬置点的电磁作动器对应输出总矢量控制力的信号，以驱动驾驶室产生动作。
[0016]在上述技术方案中，每个悬置点还设置有减振弹簧和阻尼器。
[0017]在上述技术方案中，所述垂直振动传感器设置于所述驾驶室与悬架之间，所述俯仰振动传感器设置于所述驾驶室前侧，所述侧倾振动传感器设置于所述驾驶室左侧或右侧。
[0018]在上述技术方案中，将垂直地面向上的方向定义为正方向，将驾驶室前部向下后侧向上的俯仰振动方向定义为正方向，将面对驾驶室时驾驶室逆时针侧倾振动定义为正方向；经过三个振动分量控制器的单独控制后，得到的三个主动控制力矢量分别为：
[0019]垂直振动主动控制力矢量：
[0020]俯仰振动主动控制力矢量：
[0021]侧倾振动主动控制力矢量：
[0022]在上述技术方案中，经过矢量力合成后得到的4个悬置点的总矢量控制力分别为：
[0023][0024][0025][0026][0027]在上述技术方案中，在各个振动分量控制器中可以采用不同的控制算法实现振动控制。
[0028]在上述技术方案中，在各振动分量控制器中，首先计算出振动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全浮式驾驶室主动悬置控制系统及控制方法，其特征在于：在驾驶室与悬架之间设立4个悬置点，每个悬置点设置有电磁作动器；采用三个传感器实时监测驾驶室在三个振动分量上的振动速度和加速度，分别为：垂直振动传感器、俯仰振动传感器和侧倾振动传感器；采用三个独立的振动分量控制器，分别为：垂直振动控制器、俯仰振动控制器和侧倾振动控制器，所述垂直振动控制器用于根据垂直振动传感器的实时反馈数据以及垂直振动分量的控制目标对驾驶室的垂直振动进行控制，得到垂直振动在四个悬置点的主动控制力矢量所述俯仰振动控制器用于根据俯仰振动传感器的实时反馈数据以及俯仰振动分量的控制目标对驾驶室的俯仰振动进行控制，得到俯仰振动在四个悬置点的主动控制力矢量所述侧倾振动控制器用于根据侧倾振动传感器的实时反馈信号以及侧倾振动分量的控制目标对驾驶室的侧倾振动进行控制，得到侧倾振动在四个悬置点的主动控制力矢量采用一个单独的矢量逻辑控制器，由该矢量逻辑控制器将三个主动控制力矢量进行矢量力合成，经过矢量力合成后得到4个悬置点的总矢量控制力然后向各悬置点的电磁作动器对应输出总矢量控制力的信号，以驱动驾驶室产生动作。2.根据权利要求1所述的全浮式驾驶室主动悬置控制系统及控制方法，其特征在于：每个悬置点还设置有减振弹簧和阻尼器。3.根据权利要求1所述的全浮式驾驶室主动悬置控制系统及控制方法，其特征在于：所述垂直振动传感器设置于所述驾驶室与悬架之间，所述俯仰振动传感器设置于所述驾驶室前侧，所述侧倾振动传感器设置于所述驾驶室左...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫光辉，石和平，孟佳颖，吴星余，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心，
类型：发明
国别省市：