基于前馈算法的油气悬架主动控制方法及车辆技术

本发明专利技术公开一种基于前馈算法的油气悬架主动控制方法，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
基于前馈算法的油气悬架主动控制方法及车辆


[0001]本专利技术属于油气悬架控制
，更具体地，本专利技术涉及一种基于前馈算法的油气悬架主动控制方法及车辆
。

技术介绍

[0002]采用油气悬架车辆一般都是荷载较大的商用车，这类车辆的控制将更加容易受到扰动干扰
。
不管何种类型的车辆，乘客安全是乘坐车辆时的重中之重，同时也需要关注的驾乘的舒适性
。
[0003]由于路面工况的变化，车辆在行驶过程中通常会存在各种振动和冲击，乘客在低频振动中可能造成身体不适
、
乘车体检不佳的问题；对车辆本身而言，长期的扰动和振动会导致车辆的耐久性下降，增加维护成本
。
但对驾驶员而言，良好的操控性总是需要系统中的更高的刚性悬架来控制车辆
。
[0004]综上所述，提升乘客的驾乘体验，需要柔性较好油气悬架，要提升驾驶员的操作稳定性，则需要刚性较好的油气悬架，而传统的悬架系统，即被动悬架系统，车辆的操控性和乘客乘坐舒适性之间总是难以均衡
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于前馈算法的油气悬架主动控制方法，基于路面高程信息主动对油气悬架施加受控力来调整车辆车身的运动，减少车身振动的同时，尽可能的保证驾驶员操作的稳定
。
[0006]本专利技术是这样实现的，提供了一种基于前馈算法的油气悬架主动控制方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]S1、
采集前方的路面图像，基于前馈算法实时提取前方路面的高程信息，包括：车辆坐标系
Z
轴方向上的车辆高度变化
、
速度和加速度；
[0008]S2、
构建四分之一车辆动力学模型，根据运动方程将四分之一车辆动力学模型转换成状态空间方程；
[0009]S3、
确定下一时刻四分之一车辆的状态输入量，通过状态状态空间方程计算四分之一车辆在下一时刻油气悬架所需的阻尼力
F
c
；
[0010]S4、
确定下一时刻油气悬架所需阻尼力
F
c
对应的电气弹簧的电流
。
[0011]进一步的，下一时刻的状态输入量的确定过程具体如下：
[0012](1)
基于前方路面的高程信息提取车辆在下一时刻的状态量
X1～
X4，将下一时刻的状态量
X1～
X4输入线性二次控制器，线性二次控制器输出下一时刻的最佳增益
K
；
[0013](2)
基于下一时刻的最佳增益
K
调整下一时刻的系统状态量；
[0014]其中，
X1表示下一时刻油气悬架在
Z
轴向上的位移，
X2表示下一时刻车辆在
Z
轴向上的速度；
X3表示下一时刻的车轮的上跳，
X4表示下一时刻的车轮在
Z
轴向上的速度
。
[0015]进一步的，下一时刻的最佳增益
K
的确定过程具体如下：
[0016](1)
确定下一时刻
t
的成本函数
J
的计算公式具体如下：
[0017][0018]其中，
Q
为对角正定矩阵，
R
为正常数矩阵，
x
t
表示
t
时刻的状态向量，由
t
时刻状态量
X1～
X4组成，
u
t
表示
t
时刻输入向量，时刻输入向量，表示
t
时刻的第
s
‑1轮迭代后的增益值；
[0019](2)
通过调整矩阵
Q
和矩阵
R
来最小化当前第
s
轮的成本函数
J
，即将当前的完成第
s
轮迭代；
[0020](3)
进入第
s+1
轮迭代，其迭代过程与第
s
轮相同，循环迭代直至成本函数
J
收敛，将收敛后的成本函数
J
作为下一时刻的最佳增益
K
t
。
[0021]进一步的，调整后的下一时刻的系统状态量为
K
t
·
x
t
。
[0022]进一步的，电气弹簧的电流确定方法具体如下：
[0023]标定不同阻尼力下对应油气悬架中电气弹簧所需的电流值，构建阻尼力
‑
电气弹簧电流的映射表
MAP
；
[0024]在阻尼力
‑
电气弹簧电流的映射表
MAP
中查找下一时刻所需阻尼力
F
c
对应的电气弹簧电流
。
[0025]进一步的，四分之一车辆动力学模型对应的状态空间方程具体如下：
[0026][0027][0028]其中，
K
s
表示油气悬架中油气弹簧的弹性常数；
M
s
表示油气弹簧的弹簧上质量；
B
s
表示油气悬架系统的固有阻尼系数；
M
us
表示车轮和其他相关联未伸缩部件的质量；
K
us
表示车轮总成的弹性常数；
B
us
表示车轮总成的固有阻尼系数；
Z
r
表示路面扰动引起的车速扰动；
Z
us
表示车轮位移与未伸缩质量位移之和；
Z
s
表示簧上质量产生的车身位移；
F
C
表示为油气动悬所需的阻尼力
。
[0029]进一步的，在步骤
S4
之后还包括：
[0030]S5、
将当前时刻路面高程扰动速度及油气悬架所需阻尼力
F
c
输入状态空间方程，输出车辆在
Z
轴方向上的悬架行
Z
s
‑
Z
us
及加速度
[0031]本专利技术是这样实现的，一种车辆，车辆的四个车轮上存在四个油气悬架，四个油气悬架上的四个油气弹簧与油气悬架控制器通讯连接；
[0032]油气悬架控制器基于上述基于前馈算法的油气悬架主动控制方法单独控制车辆四个油气弹簧的电流
。
[0033]进一步的，油气悬架控制器内集成有四个油气弹簧的阻尼力
‑
电气弹簧电流的映射表
MAP。
[0034]本专利技术设计了一种主动油气悬架系统，基于前方路面的高程信息主动对油气悬架施加受控力来控制车辆车身的运动，减少车辆的振动，为乘客提供更好的乘坐质量的同时，也近可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于前馈算法的油气悬架主动控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、
采集前方的路面图像，基于前馈算法实时提取前方路面的高程信息，包括：车辆坐标系
Z
轴方向上的车辆高度变化
、
速度和加速度；
S2、
构建四分之一车辆动力学模型，根据运动方程将四分之一车辆动力学模型转换成状态空间方程；
S3、
确定下一时刻四分之一车辆的状态输入量，通过状态空间方程计算四分之一车辆在下一时刻油气悬架所需的阻尼力
F
c
；
S4、
确定下一时刻油气悬架所需阻尼力
F
c
对应的电气弹簧的电流
。2.
如权利要求1所述基于前馈算法的油气悬架主动控制方法，其特征在于，下一时刻的状态输入量的确定过程具体如下：
(1)
基于前方路面的高程信息提取车辆在下一时刻的状态量
X1～
X4，将下一时刻的状态量
X1～
X4输入线性二次控制器，线性二次控制器输出下一时刻的最佳增益
K
；
(2)
基于下一时刻的最佳增益
K
调整下一时刻的系统状态量；其中，
X1表示下一时刻油气悬架在
Z
轴向上的位移，
X2表示下一时刻车辆在
Z
轴向上的速度；
X3表示下一时刻的车轮的上跳，
X4表示下一时刻的车轮在
Z
轴向上的速度
。3.
如权利要求2所述基于前馈算法的油气悬架主动控制方法，其特征在于，下一时刻的最佳增益
K
的确定过程具体如下：
(1)
确定下一时刻
t
的成本函数
J
的计算公式具体如下：其中，
Q
为对角正定矩阵，
R
为正常数矩阵，
x
t
表示
t
时刻的状态向量，由
t
时刻状态量
X1～
X4组成，
u
t
表示
t
时刻输入向量，时刻输入向量，表示
t
时刻的第
s
‑1轮迭代后的增益值；
(2)
通过调整矩阵
Q
和矩阵
R
来最小化当前第
s
轮的成本函数
J
，即将当前的完成第
s
轮迭代；
(3)
进入第
s+1
轮迭代，其迭代过程与第
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周振华，
申请(专利权)人：上海砺群科技有限公司，
类型：发明
国别省市：