本发明专利技术公开了一种基于双可控阻尼器的车辆半主动悬架，用于具有两组悬架子系统的半车悬架系统的解耦控制：一是将非簧载可控阻尼器安装于下控制臂与连杆之间，通过车身俯仰角加速度状态变量的反馈控制来调节非簧载可控阻尼器输出的阻尼力，可实现半车悬架系统两个“四分之一”车辆悬架子系统的完全结构解耦并改善了车辆俯仰运动悬架性能；二是将簧载可控阻尼器安装于传统被动悬架阻尼器的位置，悬架系统经解耦后可直接应用比较成熟的关于“四分之一”车辆悬架子系统的半主动控制策略，可以理想地实现车辆垂直运动悬架性能的改善。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车辆工程领域，尤其涉及采用可控阻尼器的智能车辆悬架系统控制装置，用于具有两组悬架子系统的半车悬架系统解耦控制。
技术介绍
车辆悬架是连接车身与底盘的一切传力装置的总称，是确保车辆乘坐舒适性和操控安全性的重要系统，传统的被动悬架不能同时满足舒适性和操控性要求，进而产生了可控悬架系统。基于可控阻尼器的半主动控制悬架是近十年来国内外学者研究的热点课题之一，由于车辆多个悬架子系统之间存在强耦合特性，使得关于实现车辆多悬架性能目标的自适应控制、各可控悬架子系统的相互协调控制极具挑战性，是目前关于可控智能车辆悬架半主动控制器设计研究所面临的重大难题，对车辆悬架系统解耦控制是一种新的研究方向，这正是本专利技术着力解决的目标。国内外学者近几年提出了各种针对可控悬架系统的半主动控制策略，少数学者也尝试对多自由度悬架系统解耦控制，但是提出的解耦方法过于理论化、难以工程实现，对多个可控悬架子系统的协调控制尚没有提出可行的解决办法。台湾学者T. H. S. LI等采用多输入多输出非线性系统中的线性反馈与神经网络前馈相结合的控制方法，实现了半车主动悬架系统的近似解耦控制，为实现可控阻尼器的协调控制奠定了一定基础，但其控制器设计方法过于复杂、难于实现，且没有系统分析车辆悬架多目标悬架性能；吴龙等对六自由度半车悬架系统进行解耦，并进一步采用分层控制方法，提高了半车悬架系统性能，但是其解耦方法假设条件多、实时性差，因此也只实现了理论上的近似解耦；董小闵等在提出的可控半主动悬架分姿态协调仿人智能控制方法中，将整车车身运动分为八种姿态，通过列写4 个悬架子系统对抑制垂直、俯仰和侧倾运动的动力学方程，然后对列写的方程解耦从而得到四组近似独立的阻尼器控制力，并进一步结合仿人智能控制，提高了整车悬架系统性能， 但是该方法对于八种运动姿态下存在的一种或多种运动耦合需要分别计算，同时需要预先定性分析车身姿态，因此该解耦控制方法的精确度不高，实时性不理想，难以在实际车辆中加以应用。综上所述，关于车辆多个可控悬架子系统的协调控制等问题尚没有能够得到很好的解决，通过对耦合的车辆多组可控悬架系统进行解耦达到其协调控制是一个很好的思路，但是已提出的上述在多假设条件下的近似解耦方法与车辆实际工况差异较大，未能实现简化可控悬架系统控制器设计的复杂性、提高控制系统实时性等研究目标，且大多仍处于理论算法研究阶段，离投入实际应用尚有很大距离。
技术实现思路
基于2011年国家自然科学基金资助项目磁流变整车悬架系统半主动解耦控制研究(51075215)，本专利技术提出了一种采用双可控阻尼器的新型半主动悬架结构和解耦控制方法，并应用在半车悬架系统中，目的在于实现两组“四分之一”车辆可控悬架子系统的完得各“四分之一”车辆可控悬架子系统能独立工作，以有效地实现简化半主动悬架系统控制器设计的复杂性和提高半主动控制实时性等研究目标，为进一步开展基于整车4个“四分之一”车辆可控悬架子系统完全解耦的半主动自适应控制研究提供了坚实的基础。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下基于双可控阻尼器的车辆半主动悬架，包括螺旋弹簧、簧载可控阻尼器、非簧载可控阻尼器、连杆装置、控制臂、轮胎、角加速度传感器、电控单元以及电流驱动模块，其中，非簧载可控阻尼器安装在下控制臂与连杆之间，并与轮胎近似平行；簧载可控阻尼器安装在连杆的上端；角加速度传感器安装于车身质心处；电控单元的输入端与所述角加速度传感器的输出端相连，其输出端与驱动模块相连；所述驱动模块输出端口分别与所述簧载可控阻尼器和非簧载可控阻尼器相连。本专利技术的控制方法具体过程为车辆运行过程中，角加速度传感器将采集到的车身俯仰角加速度信号传送给电控单元，电控单元根据控制算法计算后向驱动模块发出控制信号，驱动模块向非簧载可控阻尼器输出与控制信号相对应的驱动信号，最后由非簧载可控阻尼器向车辆提供相应的阻尼力，最终实现半车悬架系统的解耦控制。簧载可控阻尼器则进一步用于提供半主动控制力。本专利技术在半车悬架系统的传统结构中安装两个可控阻尼器，一个安装于原先被动悬架阻尼器的位置，称为簧载可控阻尼器，起悬架阻尼控制作用；另一个安装于下控制臂与连杆之间，位置上与轮胎近似并行，称为非簧载可控阻尼器，起系统解耦控制作用。基于该双可控阻尼器车辆悬架结构，通过理论推导，采用状态反馈控制，可实现半车悬架系统两个 “四分之一”车辆可控悬架子系统的完全结构解耦，从而能直接应用比较成熟的关于“四分之一”车辆可控悬架子系统的半主动控制策略。本专利技术的关键在于在下控制臂与连杆之间安装一个非簧载可控阻尼器，通过改进传统悬架结构，无需繁多的条件假设，而是基于实际物理结构和反馈控制方法来实现半车悬架系统的完全解耦，并且采用该双可控阻尼器车辆悬架结构和解耦方法的悬架系统能保证传统悬架系统所固有的动力学特性，满足悬架系统设计的基本要求，同时，提出的该双可控阻尼器车辆悬架结构易于工程实现、控制方法简单、所需传感器少、计算量小、实时性高， 能够有效地简化车辆半主动悬架系统控制器设计的复杂性、提高控制实时性，该专利技术易于投入实际应用。以下结合附图对本专利技术方法做详细说明图I是本专利技术双可控阻尼器车辆悬架结构的硬件组成示意图。图2是基于双可控阻尼器车辆悬架结构的半车悬架系统动力学模型。图3是本专利技术解耦的半车悬架系统与传统的半车被动悬架系统在单频谐波激励下的性能比较(a)是质心加速度比较；(b)是俯仰角加速度比较；(C)是前轮簧载加速度比较；(d)是后轮簧载加速度比较；(e)是前轮非簧载加速度比较；(f)是后轮非簧载加速度比较；(g)是前轮轮胎动态力比较；(h)是后轮轮胎动态力比较。图4是本专利技术解耦的半车悬架系统与传统的半车被动悬架系统在平滑脉冲激励下的性能比较(a)是质心加速度比较；(b)是俯仰角加速度比较；(C)是前轮簧载加速度比较；(d)是后轮簧载加速度比较；(e)是前轮非簧载加速度比较；(f)是后轮非簧载加速度比较；(g)是前轮轮胎动态力比较；(h)是后轮轮胎动态力比较。具体实施方式如附图说明图1所示，为本专利技术提出的一种基于双可控阻尼器的新型半主动悬架结构，主要由螺旋弹簧、簧载可控阻尼器、非簧载可控阻尼器、连杆装置、控制臂、轮胎、传感器、ECU 以及驱动模块组成。其结构连接为在下控制臂4与连杆2之间安装一个非簧载可控阻尼器 3，在结构上与轮胎5为近似并联关系；同时在连杆2上安装一个簧载可控阻尼器I来代替传统的被动阻尼器，与悬架弹簧装置并联；角加速度传感器安装于车身质心处；电控单元 (ECU)的输入端与角加速度传感器的输出相连、输出端与驱动模块相连；驱动模块输出端口与簧载可控阻尼器I、非簧载可控阻尼器3相连。该双可控阻尼器悬架结构功能为一是通过反馈车辆运动俯仰角加速度状态变量，调节控制非簧载可控阻尼器输出的非簧载阻尼力，实现半车悬架系统互相耦合的两个 “四分之一”车辆可控悬架子系统的完全结构解耦，并改善车辆俯仰运动悬架性能；二是能够进一步对簧载可控阻尼器应用各种成熟的“四分之一”车辆半主动悬架控制策略，以重点改善车辆垂直运动共振抑制等悬架性能。下面介绍提出的基于双可控阻尼器悬架结构的解耦控制方法如图2所示，为基于上述双可控阻尼器半主动悬架结构的半车系统模型。这里，假设车身簧载质量为Mg，前、本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于双可控阻尼器的车辆半主动悬架，包括螺旋弹簧、簧载可控阻尼器、非簧载可控阻尼器、连杆装置、控制臂、轮胎、角加速度传感器、电控单元以及电流驱动模块，其特征在于，非簧载可控阻尼器安装于下控制臂与连杆之间，并与轮胎近似平行；簧载可控阻尼器安装在连杆的上端；角加速度传感器安装于车身质心处；电控单元的输入端与所述角加速度传感器的输出端相连，其输出端与驱动模块相连；所述驱动模块输出端口分别与所述簧载可控阻尼器和非簧载可控阻尼器相连。
【技术特征摘要】
1.基于双可控阻尼器的车辆半主动悬架，包括螺旋弹簧、簧载可控阻尼器、非簧载可控阻尼器、连杆装置、控制臂、轮胎、角加速度传感器、电控单元以及电流驱动模块，其特征在于，非簧载可控阻尼器安装于下控制臂与连杆之间，并与轮胎近似平行；簧载可控阻尼器安装在连杆的上端；角加速度传感器安装于车身质心处；电控单元的输入端与所述角加速度传感器的输出端相连，其输出端与驱动模块相连；所述驱动模块输出端口分别与所述簧载可控阻尼器和非簧载可控阻尼器相连。2.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：王恩荣，张海龙，闵富红，颜伟，黄苗玉，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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