一种基于可控型被动式阻尼器的汽车悬挂系统控制方法与流程

1.本发明涉及汽车阻尼器领域。更具体地，涉及一种基于可控型被动式阻尼器的汽车悬挂系统控制方法。


背景技术：

2.传统车辆的转向架悬挂系统由弹性元件和阻尼元件组成，为被动悬挂方式，能够提供车辆自转向和曲线通过能力。然而传统转向架随着汽车运行速度的提高会导致蛇形运动失稳现象。传统的车辆通过纵向连接的弹簧、阻尼器等原件提供一定的刚度来克服蛇形运动失稳现象。
3.被动悬挂可以在一定程度上满足车辆对动力学性能的要求，但由于被动悬挂的参数在车辆运行的过程中无法实时调节，难以解决运行线路断面的多样性与悬挂参数单一性、汽车运行速度的不定性与传统悬挂参数的一定性之间的矛盾，因而无法适应汽车高速运行时对动力学性能的更高要求。
4.与被动悬挂系统对应的是全主动悬挂系统。全主动悬挂系统能根据当前线路与车辆运行状态，通过主动元件(通常为液压系统)提供主动动作力，以提高车辆的运行平稳性。但全主动悬挂系统存在需要消耗大量外部能量和系统失效后汽车运行性能急剧恶化的问题。
5.因此，需要提供一种基于可控型被动式阻尼器的汽车悬挂系统控制方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于可控型被动式阻尼器的汽车悬挂系统控制方法，以提升汽车的汽车的曲线通过能力。
7.为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
8.一种基于可控型被动式阻尼器的汽车悬挂系统控制方法，包括如下步骤：
9.s1、利用角速率传感器获取汽车运行过程中前、后轮对的摇头角速度ωwf、ωwr和转向架的摇头角速度ωb；
10.s2、对汽车运行过程中前、后轮对的摇头角速度ωwf、ωwr和转向架的摇头角速度ωb进行数据处理和运算，获得前、后轮对相对于转向架的相对摇头角速度ωrf、ωrr；
11.s3、利用多功能车辆总线获取汽车运行的相关线路信息；
12.s4、根据相关线路信息判断汽车运行路段类型，并根据与汽车运行路段类型相应的汽车控制策略，通过控制在汽车上布设的多个纵向可控型被动式阻尼器实现对汽车的控制；
13.与汽车运行路段类型相应的汽车控制策略如下：
14.若汽车运行路段为直线段线路，则汽车控制策略为：控制分别安装在汽车一系悬挂轮对左前侧、右前侧、左后侧、右后侧轴箱和转向架构架之间的纵向可控型被动式阻尼器均保持电压值u，电压值u根据相关线路信息和可控型被动式阻尼器规格参数而设定；
15.若汽车运行路段为曲线段线路，则汽车控制策略为：
16.当曲线为向右转弯时：
17.当曲线为向右转弯时：
[0018][0019][0020]
当曲线为向左转弯时：
[0021][0022][0023]
公式中u1、u2、u3、u4分别为安装在汽车一系悬挂轮对左前侧、右前侧、左后侧、右后侧轴箱和转向架构架之间的纵向可控型被动式阻尼器的控制电压值。
[0024]
优选地，步骤s2进一步包括如下子步骤：
[0025]
s2.1、对汽车运行过程中前、后轮对的摇头角速度ωwf、ωwr和转向架的摇头角速度ωb进行数据预处理；
[0026]
s2.2、求得前、后轮对相对于转向架的相对摇头角速度ωrf＝ωwf-ωb、ωrr＝ωwr-ωb。
[0027]
优选地，步骤s2.1中数据预处理包括依次进行：电流信号到电压信号的转换、抗混叠滤波、模拟信号的a/d转换。
[0028]
优选地，步骤s3中相关线路信息包括：线路曲线转弯方向，曲线起止点公里标α1、α2，曲线半径r0、曲线超高h0。
[0029]
本发明的有益效果如下：
[0030]
本发明所述技术方案可在一定程度上解决车辆直线运行稳定性和曲线通过能力之间的矛盾，克服了被动悬挂系统悬挂参数不可随运行状况调节的问题，同时有效克服了全主动悬挂系统需要大量外界能量和主动系统失效后车辆性能急剧恶化的问题。本发明所述技术方案可以有效提高汽车直线运行的稳定性，同时改善汽车的曲线通过能力，如轮对冲角、磨耗系数减小等，实时性强，检测单元简单，不需要外界能量，仅仅依靠轮对与转向架之间的相互运动产生效果，可靠性强，费用低。
具体实施方式
[0031]
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领
域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0032]
本实施例提供的基于可控型被动式阻尼器的汽车悬挂系统控制方法，包括如下步骤：
[0033]
s1、利用角速率传感器获取汽车运行过程中前、后轮对的摇头角速度ωwf、ωwr和转向架的摇头角速度ωb，具体过程为：
[0034]
分别利用在转向架前轮、后轮对上安装的角速率传感器s1、s2获取汽车运行过程中前、后轮对的摇头角速度ωwf、ωwr；并利用在转向架中心位置安装的角速率传感器s3获取转向架的摇头角速度ωb；
[0035]
s2、对汽车运行过程中前、后轮对的摇头角速度ωwf、ωwr和转向架的摇头角速度ωb进行数据处理和运算，获得前、后轮对相对于转向架的相对摇头角速度ωrf、ωrr，具体过程为：
[0036]
s2.1、对汽车运行过程中前、后轮对的摇头角速度ωwf、ωwr和转向架的摇头角速度ωb进行数据预处理：
[0037]
利用信号调理板对角速率传感器采集到的汽车运行过程中前、后轮对的摇头角速度ωwf、ωwr和转向架的摇头角速度ωb进行隔离处理、模数转换和数字滤波等相关预处理工作，数据预处理的具体处理过程为依次进行：电流信号到电压信号的转换，抗混叠滤波，模拟信号a/d转换；
[0038]
s2.2、求得前、后轮对相对于转向架的相对摇头角速度ωrf＝ωwf-ωb、ωrr＝ωwr-ωb(前轮对相对于转向架的相对摇头角速度为ωrf，后轮对相对于转向架的相对摇头角速度为ωrr)；
[0039]
s3、利用多功能车辆总线获取汽车运行的相关线路信息，其中相关线路信息包括：线路曲线转弯方向，曲线起止点公里标α1、α2，曲线半径r0、曲线超高h0；
[0040]
s4、根据相关线路信息判断汽车运行路段类型，并根据与汽车运行路段类型相应的汽车控制策略，通过控制在汽车上布设的多个可控型被动式阻尼器实现对汽车的控制：
[0041]
定义纵向以汽车的运行速度方向v为正方向，横向以垂直于速度方向向右为正方向，摇头角逆时针方向为正方向；分别在汽车一系悬挂轮对左前侧、右前侧、左后侧、右后侧轴箱和转向架构架之间安装纵向可控型被动式阻尼器d1、d2、d3、d4；
[0042]
若汽车运行路段为直线段线路，则汽车控制策略如下：
[0043]
在直线段线路控制纵向可控型被动式阻尼器d1、d2、d3、d4均保持电压值u，从而使纵向可控型被动式阻尼器d1、d2、d3、d4均保持与电压值u对应的阻尼系数c，电压值u根据相关线路信息和可控型被动式阻尼器规格参数而设定；
[0044]
若汽车运行路段为曲线段线路，则汽车控制策略如下：
[0045]
当曲线为向右转弯时
[0046]
当曲线为向右转弯时：
[0047]
[0048][0049]
当曲线为向左转弯时：
[0050][0051][0052]
公式中u1、u2、u3、u4分别为纵向可控型被动式阻尼器d1、d2、d3、d4的控制电压值，u为根据线路参数和可控型被动式阻尼器规格参数而设定的电压值。
[0053]
显然，本发明的上述实例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。