专利名称：汽车半主动悬架系统的频域控制方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车半主动悬架系统的频域控制方法，属于结构振动控制领域。
背景技术：
汽车悬架系统包括汽车主动悬架系统、汽车半主动悬架系统和汽车被动悬架系统。近年来，汽车悬架系统在结构振动控制方面取得了很大的进展，尤其是半主动控制兼有被动和主动控制的优点，能量消耗少，却可以达到接近主动控制的性能，具有非常好的应用前景。半主动控制包括变刚度和变阻尼两种控制方式，因改变减振器阻尼特性较改变弹簧刚度更容易，所以，汽车半主动悬架系统主要由不可变刚度的弹簧和可变阻尼的减振器组成。汽车半主动悬架系统的主要工作是通过某种半主动控制方法控制减振器动作，其中，减振器已发展较为成熟，汽车半主动悬架系统中常用的减振器有电液阀减振器、电流变减振器、磁流变减振器三种，而已有控制减振器的半主动控制方法却还存在以下几个方面的缺陷:第一，控制效果不理想。已有半主动控制方法直接决定汽车半主动悬架系统的振动抑制效果，有些已有半主动控制方法在提升某个指标的同时要以牺牲其他指标为代价，或者只能在某些频段有效。第二，已有半主动 控制方法复杂。虽然已有半主动控制方法能够达到相对较好的控制效果，但其设计或计算过程复杂，一方面，在线计算量大，造成较大的控制时滞，难以达到控制的快速响应，另一方面，复杂程度导致半主动控制方法甚至难以实现。第三，已有半主动控制方法所需的传感器较多，易导致误差加大。以
图1中示出的典型的汽车半主动悬架系统的二自由度模型为例，大多数已有半主动控制方法需要在各车轮20以及各车轮20对应的车身10上分别布置加速度传感器60，有的半主动控制方法还需要在各车轮20与其对应的车身10之间布置位移传感器(图中未示出)，而各个传感器都需要引出引线来传递信号，当悬架系统变形时，引线存在易被拉扯而导致信号传递不可靠的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车半主动悬架系统的频域控制方法，该方法以车身垂直加速度、车轮动载荷、悬架动挠度的频域传递特性为基础，可自适应地判别半主动悬架系统振动所属频段范围，从而施加相应的阻尼，在整个频域上都能达到较好的控制性能，显著地提高车辆的悬架性能。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种汽车半主动悬架系统的频域控制方法，基于汽车半主动悬架系统的二自由度模型实现，其特征在于，它包括如下步骤:步骤1:通过安装在待控制的汽车半主动悬架系统中的车轮上方相对应的车身部分上的加速度传感器测得车身垂直加速度^;步骤2:通过对车身垂直加速度尤求微分而得到车身垂直加速度变化率元，通过对车身垂直加速度毛求积分而得到车身垂直速度之；步骤3:计算车身垂直加速度传递率函数的第一、第三不动点所分别对应的频率值f\、f3,以及车轮动载荷传递率函数的第五不动点所对应的频率值f5 ;步骤4:通过步骤2中求得的车身垂直加速度变化率尤和车身垂直加速度毛，令
f。分别取f\、f3、f5，计算[:f/ -(2<)4i/]，判定该汽车半主动悬架系统的振动频率f所属频段范围，其中:若[t-a忒)4±/]<o，则意味着此时的频率f G Q1，车身共振区Q1 =(0，f:)，使该待控制的汽车半主动悬架系统中的减振器的阻尼系数为最大阻尼系数Cmax ;若[#-(2<)4毛勺 且贫-(2O4毛2]<0，则意味着此时的频率f e Q2，人体敏感振区= [f\，f5]，使该待控制的汽车半主动悬架系统中的减振器的阻尼系数为最小阻尼系数。_;若宂-(2畎)4毛2]>0且[X;2-(2#3)4±/]<0，则意味着此时的频率f G Q3,车轮共振区Q3= (f5，f3)，使该待控制的汽车半主动悬架系统中的减振器的阻尼系数为最大阻尼系数0_;若[^2-(2贰)4元2]20，则意味着此时的频率『￡ Q4,高频区Q4= [f3,⑴)，使该待控制的汽车半主动悬架系统中的减振器的阻尼系数为最小阻尼系数cmin。所述频率值由公式
权利要求
1.一种汽车半主动悬架系统的频域控制方法，基于汽车半主动悬架系统的二自由度模型实现，其特征在于，它包括如下步骤: 步骤1:通过安装在待控制的汽车半主动悬架系统中的车轮上方相对应的车身部分上的加速度传感器测得车身垂直加速度尤; 步骤2:通过对车身垂直加速度元求微分而得到车身垂直加速度变化率t通过对车身垂直加速度毛求积分而得到车身垂直速度毛； 步骤3:计算车身垂直加速度传递率函数的第一、第三不动点所分别对应的频率值f\、f3，以及车轮动载荷传递率函数的第五不动点所对应的频率值f5 ; 步骤4:通过步骤2中求得的车身垂直加速度变化率^和车身垂直加速度毛，令f。分别取f\、f3、f5，计算[元2 -(2欢)4i/]，判定该汽车半主动悬架系统的振动频率f所属频段范围，其中:若忠-(2私)4元2]<0，则意味着此时的频率€ G Q1，车身共振区Q1 =(O，f:)，使该待控制的汽车半主动悬架系统中的减振器的阻尼系数为最大阻尼系数Cmax ;若[X； - (2成)4毛2 ]》O且[:r; - (2^； )4足2 ] < 0 ,则意味着此时的频率f G Q 2，人体敏感振区Q 2=[f1； f5]，使该待控制的汽车半主动悬架系统中的减振器的阻尼系数为最小阻尼系数Cnlin ；若[:f/ - (2^)4之2] > O且Pf -(2 彳]< O，则意味着此时的频率f G Q 3，车轮共振区Q3= (f5，f3)，使该待控制的汽车半主动悬架系统中的减振器的阻尼系数为最大阻尼系数
2.如权利要求1所述的频域控制方法，其特征在于: 所述频率值由公
3.如权利要求1或2所述的频域控制方法，其特征在于: 所述步骤I中的所述车轮为一个车轮，所述车轮上方相对应的所述车身部分上安装的所述加速度传感器为一个加速度传感器。
全文摘要
本发明公开了一种汽车半主动悬架系统的频域控制方法，包括测车身垂直加速度通过车身垂直加速度求车身垂直加速度变化率和车身垂直速度计算第一、第三、第五不动点所分别对应的频率值f1、f3、f5；令fc分别取f1、f3、f5，计算判定振动频率f所属频段范围，从而设置减振器的阻尼系数取值。本发明以车身垂直加速度、车轮动载荷、悬架动挠度的频域传递特性为基础，可自适应地判别悬架系统振动所属频段范围，从而施加相应的阻尼，在整个频域上都能达到较好的控制性能，显著地提高车辆的悬架性能。
文档编号B60G17/06GK103204043SQ20131011150
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者张进秋, 彭志召, 毕占东, 高永强, 李国强, 齐子元, 祝曙光 申请人:中国人民解放军装甲兵工程学院