一种使用道路预览信息的电动拖拉机悬架控制方法技术

本发明专利技术提供一种使用道路预览信息的电动拖拉机悬架控制方法，本方法基于激光雷达所测得道路预览信息，通过空气弹簧调节车身高度，并基于加速度传感器测得的振动加速度来调控悬架阻尼系数来输出最适合当前路况的阻尼力，通过调控车身高度和调控阻尼系数相结合，极大的改善了电动拖拉机在各种复杂工况路面行驶时的平顺性、通过性和操纵稳定性。通过性和操纵稳定性。通过性和操纵稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种使用道路预览信息的电动拖拉机悬架控制方法


[0001]本专利技术涉及电动拖拉机悬架系统控制技术，具体是一种使用道路预览信息的电动拖拉机悬架控制方法。

技术介绍

[0002]悬架系统是拖拉机的重要组成部分之一，拖拉机悬架是弹性连接车身与车轮之间的部件。拖拉机在真实路况行驶过程中，悬架的作用不仅实现对整车的力学支撑，缓解来自地面的随机振动，还有保持制动和转向时的车身姿态平衡。随着技术的发展以及为了适应更高的拖拉机行驶平顺性和安全性需求，悬架系统扮演越来越重要的角色。在不同运行工况和驾驶状态下，通过调节车身高和阻尼力，改善和提高了拖拉机驾驶的平顺性和安全性，而且对于车轮上垂直载荷的分布也能起到一定作用，从而间接提高了拖拉机的乘坐舒适性。
[0003]现代电控悬架系统的结构形式和控制方法多种多样，但它们的基本原理却是相同的。电子控制悬架系统由传感器与开关、控制单元、执行元件等电子器件组成。传感器和开关将路面输入的模拟信号转换为数字信号传送给控制单元ECU,控制单元ECU将传感器输入的电信号进行分析处理后输出控制信号给执行元件，执行元件的机械动作改变减振器的阻尼系数，调整弹簧的高度和刚度。
[0004]近来已经提出了一种能够根据电动拖拉机行驶的路面状况自动地控制其强度的电子控制悬架(ECS)。该悬架可以通过各种传感器检测行驶情况信息(如电动拖拉机速度、转向角度和车身垂直加速度)和路面信息，并且可以根据路面状况以电子控制的方式自动地控制悬架的弹簧刚度、减振器的阻尼力、车身的姿态、电动拖拉机高度等，但这种悬架控制系统适用于平坦路面以及不太复杂的路面，在面对具有复杂工况的路面时，驾驶的通过性和操纵稳定性仍有不足。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种使用道路预览信息的电动拖拉机悬架控制方法，本方法基于激光雷达所测得道路预览信息，通过空气弹簧调节车身高度，并基于加速度传感器测得的振动加速度来调控悬架阻尼系数来输出最适合当前路况的阻尼力，通过调控车身高度和调控阻尼系数相结合，极大的改善了电动拖拉机在各种复杂工况路面行驶时的平顺性、通过性和操纵稳定性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种使用道路预览信息的电动拖拉机悬架控制方法，包括以下步骤：
[0008]步骤A、在电动拖拉机车头安装激光雷达传感器，并在前轮和车身安装加速度传感器；通过激光雷达传感器在电动拖拉机经常行驶的各类路况上测量道路预览信息，并对所测的数据进行处理并储存，建立路面等级数据库并储存在ECU控制单元中；
[0009]步骤B、当电动拖拉机在一任意路况行驶时，激光雷达传感器测量当前道路预览信
息，加速度传感器获取当前加速度数据；
[0010]步骤C、将当前道路预览信息与步骤A中ECU控制单元中储存的路面等级进行对比并参考当前车身高度，通过空气弹簧调节最适合当前路况的车身高度；
[0011]步骤D、根据步骤B中加速度传感器获取的当前加速度数据计算出簧上与簧下相对速度，并结合激光雷达传感器测量的当前道路预览信息，选定阻尼器阻尼系数，从而输出最适合当前路况的阻尼力，并使用优化算法优化悬架控制系统参数。
[0012]所述步骤A中，路面预览信息包括所预览道路的剖面高度q；考虑到在实际测量过程中，所使用的激光雷达传感器会受到由光子干涉和散射影响产生的测量误差，假设所测量的道路剖面高度存在加性高斯噪声，对此类误差建模；此外，激光雷达所测得道路剖面高度q与所测量道路预览信息的距离也有关系；所以，假设预览道路存在高斯噪声，道路剖面高速标准差随路面和传感器的距离增加而增加，道路轮廓剖面高度的计算公式如下：
[0013]q＝w
r
(d)+L(0,σ2(d)),d∈[0,I
p
](1)
[0014]式(1)中，q为激光雷达传感器测量的道路轮廓高度；w
r
为距离激光传感器d处的实际道路轮廓高度；I
p
是道路预览长度；L是从高斯分布中采样的随机值；其中标准偏差σ是d的线性函数。
[0015]所述步骤B中，车身加速度传感器测量电动拖拉机由路面激励所引起的簧载质量垂直加速度xs，前轮加速度传感器测量非簧载质量垂直加速度x
us
。
[0016]所述步骤A中，通过激光雷达传感器在电动拖拉机经常行驶的各类路况上测量道路预览信息，并对所测的数据进行处理并储存的方法包括以下步骤：
[0017]步骤A1、根据激光雷达传感器所测量的道路轮廓高度q推导对应路面的不平度函数：q(I
p
)，即在道路预览长度I
p
方向的轮廓高度q的变化；
[0018]步骤A2、在电动拖拉机经常行驶的路况上多次进行测量，得到大量路面的不平度随机数据，并在计算机上处理，得到路面不平度的功率谱密度G
q
(n)
[0019][0020]上式中，n为空间频率，是波长λ的倒数，表示每米长度中包含几个波长；n0为参考空间频率；为参考空间频率n0下的路面功率谱密度值，称为路面功率谱密度值；w为频率指数；
[0021]步骤A3、再对路面功率谱密度G
q
(n0)进行积分，得到路面不平度均方根值，并依据路面不平度均方根值实现路面等级分类并存储到ECU中。
[0022]所述步骤C具体包括以下步骤：
[0023]步骤C1、激光雷达传感器测量当前行驶道路的剖面高度；根据道路剖面高度推导出当前道路不平度功率谱密度；
[0024]步骤C2、将道路不平度功率谱密度积分得到当前道路的不平度均方根值；
[0025]步骤C3、将当前道路的不平度均方根值与储存到ECU的路面等级对比，判定出当前道路的路面等级，控制单元通过传感器监测到车身高度下降或升高，判断出当前车高h1；
[0026]步骤C4、参考当前电动拖拉机所处路面等级及车身高度，控制空气弹簧，将车身调节到最适合当前路况的高度。
[0027]所述步骤C4中，根据不同路面等级与当前车身高度对车身高度的控制方法具体包
括：
[0028]方法A、当电动拖拉机在低路面等级行驶，道路剖面较高，行驶速度低于10km/h时，控制单元打开升阀，压缩空气经电磁阀进入空气弹簧，随着空气弹簧气压的上升，车身也随之上升，从而提高电动拖拉机在低等级路面的通过性；
[0029]方法B、当电动拖拉机在低路面等级行驶，道路剖面较低时，行驶速度高于40km/h时。控制单元打开降阀，弹簧内空气经电磁阀排出，随着空气弹簧气压的下降，车身也随之下降，增大轮胎的抓地性，减小风阻，提高拖拉机在高速行车时的稳定性；
[0030]方法C、在空气弹簧放气或充气过程中控制单元对高度进行实时监测，当高度恢复到设定值时，关闭电磁阀，此时高度控制阀又处于平衡状态，以保证电动拖拉机高度维持在一定值；
[0031]方法D、当电动拖拉机在中等路面等级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用道路预览信息的电动拖拉机悬架控制方法，其特征是：包括以下步骤：步骤A、在电动拖拉机车头安装激光雷达传感器，并在前轮和车身安装加速度传感器；通过激光雷达传感器在电动拖拉机经常行驶的各类路况上测量道路预览信息，并对所测的数据进行处理并储存，建立路面等级数据库并储存ECU控制单元中；步骤B、当电动拖拉机在一任意路况行驶时，激光雷达传感器测量当前道路预览信息，加速度传感器获取当前加速度数据；步骤C、将当前道路预览信息与步骤A中ECU控制单元中储存的路面等级进行对比并参考当前车身高度，通过空气弹簧调节最适合当前路况的车身高度；步骤D、根据步骤B中加速度传感器获取的当前加速度数据计算出簧上与簧下相对速度，并结合激光雷达传感器测量的当前道路预览信息，选定阻尼器阻尼系数，从而输出最适合当前路况的阻尼力，并使用优化算法优化悬架控制系统参数。2.根据权利要求1所述的一种使用道路预览信息的电动拖拉机悬架控制方法，其特征是：所述步骤A中，路面预览信息包括所预览道路的轮廓剖面高度q；道路轮廓剖面高度的计算公式如下：q＝w
r
(d)+L(0,σ2(d)),d∈[0,I
p
](1)式(1)中，q为激光雷达传感器测量的道路轮廓高度；w
r
为距离激光传感器d处的实际道路轮廓高度；I
p
是道路预览长度；L是从高斯分布中采样的随机值；其中标准偏差σ是d的线性函数。3.根据权利要求1所述的一种使用道路预览信息的电动拖拉机悬架控制方法，其特征是：所述步骤B中，车身加速度传感器测量电动拖拉机由路面激励所引起的簧载质量垂直加速度x
s
，前轮加速度传感器测量非簧载质量垂直加速度x
us
。4.根据权利要求1所述的一种使用道路预览信息的电动拖拉机悬架控制方法，其特征是：所述步骤A中，通过激光雷达传感器在电动拖拉机经常行驶的各类路况上测量道路预览信息，并对所测的数据进行处理并储存的方法包括以下步骤：步骤A1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立友，屈广超，陈小亮，刘奎，王芳瑞，刘孟楠，闫祥海，赵一荣，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：