一種汽車懸架減振器控制系統及方法與流程

2023-05-28 17:46:11 3

本發明屬於汽車減振器技術領域，具體涉及一種汽車懸架減振器控制系統及方法的設計。

背景技術：
汽車減振器安裝在車架和車橋之間，主要用來抑制彈簧吸震後反彈時的震蕩及來自路面的衝擊，使車輛迅速恢復到正常行駛狀態。磁流變減振器活塞內的液體是一種磁性軟粒懸浮液，利用活塞杆內電磁線圈的磁場的變化來控制其流變特性，從而產生反應迅速、可控性強的阻尼力，雖然磁流變減振器具有阻尼力可調、結構緊湊等特點，但是需要外部提供能量，另外，該減振器將車輛的振動能以熱量的形式耗散掉，這不符合節能的主題。要實現磁流變減振器的最優控制，控制系統就需要實時掌握汽車的運行狀態和行駛路況信息，就需要較多的車載傳感器，這也限制了減振器的發展。為了減少車載傳感器數量，提高車輛的行駛平順性和操縱穩定性，就需要設計一種易於實現的減振器控制系統及方法。

技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有技術中磁流變減振器難以實現閉環控制的問題，提出了一種汽車懸架減振器控制系統及方法。本發明的技術方案為：一種汽車懸架減振器控制系統，包括車身垂向振動加速度傳感器、狀態觀測器、控制器以及磁流變減振器；控制器、磁流變減振器、車身垂向振動加速度傳感器順次連接，車身垂向振動加速度傳感器、控制器、磁流變減振器分別與狀態觀測器連接。優選地，車身垂向振動加速度傳感器用於實時採集汽車的垂向振動狀態並將其發送給狀態觀測器。優選地，狀態觀測器用於根據車身垂向振動加速度傳感器採集到的汽車垂向振動狀態以及磁流變減振器活塞杆內電磁線圈中的電流值計算出汽車行駛狀態的最優估計值，並將其發送給控制器。優選地，控制器用於根據狀態觀測器得到的汽車行駛狀態的最優估計值計算得到磁流變減振器活塞杆內電磁線圈的最優電流值，並實時控制磁流變減振器活塞杆內電磁線圈以最優電流值工作。本發明還提供了一種汽車懸架減振器控制方法，包括以下步驟：S1、系統獲取計算參數；S2、計算系統連續的狀態方程；S3、計算系統離散化的狀態方程；S4、計算汽車行駛狀態的最優估計值；S5、解尼卡提方程；S6、計算並輸出磁流變減振器活塞杆內電磁線圈的最優電流值。進一步地，步驟S1中的計算參數包括壓電片的等效質量、等效阻尼、等效剛度，減振器螺旋彈簧剛度，輪胎等效剛度，汽車的簧上質量、簧下質量，磁流變液的表觀粘度，磁流變減振器的活塞有效長度，缸體內徑，活塞軸徑，活塞與缸體間的間隙，修正係數，磁流變液阻尼性能係數，系統噪聲和觀測噪聲。進一步地，步驟S4包括以下分步驟：S41、初始化狀態觀測器；S42、計算誤差協方差及其狀態；S43、計算卡爾曼增益；S44、計算並輸出汽車行駛狀態的最優估計值。本發明的有益效果是：本發明提供的汽車懸架減振器控制系統根據車載傳感器信號對汽車的運行狀態和行駛路況進行識別和預測，實時閉環調節磁流變減振器的性能，使磁流變減振器在各種車況和路況下都有最優的工作條件，適用於各種道路與非道路車輛，尤其適用於高端乘用車和新能源汽車市場。附圖說明圖1為本發明提供的汽車懸架減振器控制系統框圖。圖2為本發明提供的汽車懸架減振器控制方法流程圖。圖3為本發明提供的汽車懸架減振器控制系統的被控對象等效模型簡圖。圖4為本發明提供的汽車懸架減振器控制方法中步驟S4的分步驟流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的說明。本發明提供了一種汽車懸架減振器控制系統，如圖1所示，包括車身垂向振動加速度傳感器、狀態觀測器、控制器以及磁流變減振器；控制器、磁流變減振器、車身垂向振動加速度傳感器順次連接，車身垂向振動加速度傳感器、控制器、磁流變減振器分別與狀態觀測器連接。其中，車身垂向振動加速度傳感器用於實時採集汽車的垂向振動狀態y並將其發送給狀態觀測器。狀態觀測器用於根據車身垂向振動加速度傳感器採集到的汽車垂向振動狀態y以及磁流變減振器活塞杆內電磁線圈中的電流值I0計算出汽車行駛狀態的最優估計值，並將其發送給控制器。狀態觀測器僅根據車身垂向振動加速度傳感器信號即可對汽車的運行狀態和行駛路況進行識別和預測，而不需要其他的車載傳感器。控制器用...