基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜控制方法，包括步驟：(1)根據(jù)阻尼多模式切換減振器的結(jié)構(gòu)原理，建立減振器阻尼非線性特性數(shù)學(xué)模型；(2)對減振器阻尼數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析，獲得減振器速度特性曲線，確定減振器在各阻尼工作模式下的復(fù)原阻尼系數(shù)和壓縮阻尼系數(shù)；(3)基于混合邏輯動(dòng)態(tài)建模方法建立包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜動(dòng)態(tài)模型；(4)結(jié)合懸架系統(tǒng)控制要求，完成車輛半主動(dòng)懸架混雜模型預(yù)測控制器設(shè)計(jì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架的有效控制，提高半主動(dòng)懸架系統(tǒng)實(shí)際控制性能，控制策略實(shí)現(xiàn)成本低，實(shí)際應(yīng)用能力強(qiáng)，優(yōu)勢顯著。
【專利說明】
基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于車輛懸架控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于阻尼多模式切換減振器的車輛 半主動(dòng)懸架混雜控制方法，特指是所述減振器的阻尼模式是由開關(guān)電磁閥的通斷狀態(tài)所決 定，所述控制方法為混雜模型預(yù)測控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為底盤系統(tǒng)的重要組成部分，懸架是保證車輛行駛過程中乘坐舒適性、操縱穩(wěn) 定性以及行駛安全性的關(guān)鍵，因此，懸架性能的提升研究一直是汽車工程界的關(guān)注焦點(diǎn)之 一。近年來，融合先進(jìn)電控技術(shù)的主動(dòng)/半主動(dòng)懸架引起行業(yè)內(nèi)學(xué)者的廣泛重視。主動(dòng)懸架 通過對作動(dòng)器作動(dòng)力進(jìn)行直接控制，可使懸架性能得到大幅度提升，但成本高、能耗大成為 制約其發(fā)展的重要因素。半主動(dòng)懸架雖在振動(dòng)控制品質(zhì)上稍遜于主動(dòng)懸架，但其結(jié)構(gòu)相對 簡單、造價(jià)低廉、能耗低，因此，具有良好的工程應(yīng)用前景。
[0003] 傳統(tǒng)半主動(dòng)懸架系統(tǒng)控制理論大多建立在減振器阻尼連續(xù)可調(diào)的基礎(chǔ)上，控制系 統(tǒng)根據(jù)車輛實(shí)際行駛工況和預(yù)先制定的控制策略得出實(shí)時(shí)最優(yōu)的減振器阻尼系數(shù)，然后再 通過阻尼調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行阻尼控制實(shí)現(xiàn)。由于阻尼連續(xù)可調(diào)式減振器普遍存在設(shè)計(jì)成本較 高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，因此，研發(fā)結(jié)構(gòu)較為簡單的阻尼多模式切換減振器成為該領(lǐng)域的研究 熱點(diǎn)。本發(fā)明針對一種包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 所述阻尼多模式切換減振器的顯著特征在于其通過控制開關(guān)電磁閥的通斷狀態(tài)改變減振 器在復(fù)原行程和壓縮行程中的油液流動(dòng)路徑，從而實(shí)現(xiàn)不同的阻尼工作模式。
[0004] 由于電磁閥開關(guān)狀態(tài)具有典型的離散動(dòng)態(tài)特征，系統(tǒng)通過控制電磁閥的開關(guān)狀態(tài) 實(shí)現(xiàn)多種阻尼工作模式間的離散切換，而各阻尼工作模式下的系統(tǒng)狀態(tài)更新過程為典型的 連續(xù)動(dòng)態(tài)過程，因此，包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架控制過程具有明顯的 混雜動(dòng)態(tài)特征，可以歸結(jié)為一類典型的混雜系統(tǒng)。針對這一現(xiàn)象，本發(fā)明提出采用混雜模型 預(yù)測控制方法進(jìn)行包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以期為進(jìn) 一步提升半主動(dòng)懸架系統(tǒng)控制性能提供技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜 控制方法，實(shí)現(xiàn)對確定減振器阻尼工作模式切換行為的電磁閥開關(guān)狀態(tài)的直接控制，顯著 提升半主動(dòng)懸架系統(tǒng)控制性能。
[0006] 為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種基于阻尼多模式切換減振器 的車輛半主動(dòng)懸架混雜控制方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1，根據(jù)阻尼多模式切換減振器的結(jié)構(gòu)原理，基于流體力學(xué)理論建立減振器阻 尼非線性特性數(shù)學(xué)模型；步驟2，利用MATLAB/Simul ink對所述減振器阻尼非線性特性數(shù)學(xué) 模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，獲得減振器速度特性曲線，根據(jù)所述速度特性曲線確定減振器在不同 阻尼工作模式下的復(fù)原阻尼系數(shù)和壓縮阻尼系數(shù);步驟3,基于混合邏輯動(dòng)態(tài)建模方法建立 包含所述阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜動(dòng)態(tài)模型;步驟4,結(jié)合懸架系 統(tǒng)控制要求，確定控制系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)，基于混雜模型預(yù)測控制理論進(jìn)行包含所述阻尼多模 式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜控制器設(shè)計(jì)。
[0008] 優(yōu)選的，所述阻尼多模式切換減振器通過控制開關(guān)電磁閥的通斷狀態(tài)改變減振器 在復(fù)原行程和壓縮行程中的油液流動(dòng)路徑，從而實(shí)現(xiàn)不同的阻尼工作模式。
[0009] 優(yōu)選的，所述基于混合邏輯動(dòng)態(tài)建模方法建立的包含阻尼多模式切換減振器的車 輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜動(dòng)態(tài)模型的具體形式為：
[0010]
[0011]式中，x(t)為系統(tǒng)狀態(tài)變量，包括簧載質(zhì)量垂向位移及其變化率以及非簧載質(zhì)量 垂向位移及其變化率;U(t)為系統(tǒng)輸入變量，包括控制減振器油液流動(dòng)路徑的開關(guān)電磁閥 的通斷狀態(tài)以及路面不平度垂向位移輸入;y(t)為系統(tǒng)輸出變量，包括簧載質(zhì)量垂向振動(dòng) 加速度、懸架動(dòng)行程以及輪胎動(dòng)載荷;S(t)和z(t)為系統(tǒng)在混合邏輯動(dòng)態(tài)建模過程中引入 的輔助離散變量和輔助連續(xù)變量，A、B 1、B2、B3、C、D1、D2、D 3以及E1、E2、E3、E4、E5為模型中的相 關(guān)系數(shù)矩陣。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟4中，控制系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)定義為：
[0013]
[0014]式中，J為控制目標(biāo)函數(shù)值，N為預(yù)測時(shí)域，y(h |t)為系統(tǒng)預(yù)測輸出，Qy為輸出值的 權(quán)值系數(shù)矩陣，A u(h 11)為電磁閥開關(guān)狀態(tài)在前后兩個(gè)采樣時(shí)刻的差值，Qu為相應(yīng)差值的 權(quán)值系數(shù)矩陣。
[0015] 優(yōu)選的，所述基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜控制器設(shè)計(jì) 被轉(zhuǎn)化為一類混合整數(shù)二次規(guī)劃問題進(jìn)行求解，所述混合整數(shù)二次規(guī)劃問題的具體形式 為：
[0016]
[0017]
[0018]
[0019] Umin^u(h I t)^Umax
[0020] Xmin^x(h I t)^Xmax
[0021 ]式中，UN(t)為t時(shí)刻的系統(tǒng)控制輸入，x(0 11)為初始時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)變量，1^"和 umax分別為輸入變量的下限和上限，Xmln和Xmax則為狀態(tài)變量的下限和上限。
[0022]優(yōu)選的，所述包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜動(dòng)態(tài)模型是 通過混雜系統(tǒng)建模語言HYSDEL進(jìn)行直接建模，在相關(guān)配套軟件的編譯下完成系統(tǒng)混合邏輯 動(dòng)態(tài)模型的直接獲取。
[0023]由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可知，其有益效果在于針對包含阻尼多模式切換減振器 的車輛半主動(dòng)懸架控制過程中存在的混雜動(dòng)態(tài)特征，基于混合邏輯動(dòng)態(tài)建模方法建立系統(tǒng) 混雜動(dòng)態(tài)模型，在統(tǒng)一的模型框架下準(zhǔn)確反映系統(tǒng)控制過程中連續(xù)動(dòng)態(tài)過程與離散事件之 間的耦合機(jī)理與相互作用規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將基于阻尼多模式切換減振器的車輛 半主動(dòng)懸架控制問題轉(zhuǎn)化為一類混合整數(shù)二次規(guī)劃問題進(jìn)行求解，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)混雜模型 預(yù)測控制律的有效綜合，完成對確定減振器阻尼工作模式切換行為的電磁閥開關(guān)狀態(tài)的直 接控制，提升包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)實(shí)際控制性能，控制器設(shè) 計(jì)過程充分考慮了基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)的實(shí)際控制要 求和具體控制特點(diǎn)，設(shè)計(jì)過程規(guī)范，系統(tǒng)化程度高，控制系統(tǒng)具有較好的容錯(cuò)性。此外，本發(fā) 明技術(shù)方案所采用的基于HYSDEL的系統(tǒng)建模方法能夠快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)混雜動(dòng)態(tài)建模，從而有 效提高控制器的設(shè)計(jì)效率。
【附圖說明】
[0024]圖1為阻尼多模式切換減振器的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0025] 圖2為不同阻尼模式下的減振器油液流動(dòng)路徑示意圖；（a)為阻尼模式l;(b)為阻 尼模式2; (c)為阻尼模式3; (d)為阻尼模式4;
[0026] 圖3為阻尼多模式切換減振器的速度特性曲線圖；
[0027] 圖4為包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架模型示意圖；
[0028] 圖5為階躍路面輸入下不同控制策略的車輛半主動(dòng)懸架車身垂向振動(dòng)加速度控制 效果對比圖；
[0029] 圖6為隨機(jī)路面輸入下不同控制策略的車輛半主動(dòng)懸架車身垂向振動(dòng)加速度控制 效果對比圖。
[0030] 1-復(fù)原腔2-活塞3-壓縮閥4-復(fù)原閥5-壓縮腔6-浮動(dòng)活塞7-氣室8-單向閥 9_單向閥10-單向閥11-單向閥12-開關(guān)電磁閥13-開關(guān)電磁閥
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0032] 圖1所示為一種典型的由開關(guān)電磁閥通斷狀態(tài)決定減振器油液流動(dòng)路徑的阻尼多 模式切換減振器的結(jié)構(gòu)原理圖。該減振器通過控制兩個(gè)開關(guān)電磁閥12、13的通斷狀態(tài)改變 減振器在復(fù)原行程和壓縮行程中的油液流動(dòng)路徑。例如，當(dāng)開關(guān)電磁閥12關(guān)閉、開關(guān)電磁閥 13打開時(shí)，在復(fù)原行程中，復(fù)原腔1內(nèi)的油液通過兩條路徑流向壓縮腔5,其一為通過復(fù)原閥 4,其二為通過單向閥8和開關(guān)電磁閥13;在壓縮行程中，壓縮腔5內(nèi)的油液也通過兩條路徑 流向復(fù)原腔1，其一為通過壓縮閥3,其二為通過開關(guān)電磁閥13和單向閥9。顯然，當(dāng)開關(guān)電磁 閥12、13的通斷狀態(tài)改變時(shí)，油液便有可能流經(jīng)單向閥10、11。浮動(dòng)活塞6和氣室7的存在可 以有效減少減振器的零件數(shù)目。通過油液流動(dòng)形成減振器復(fù)原腔和壓縮腔之間的壓差，其 作用在活塞2上便形成減振器阻尼力。
[0033] 圖2為不同阻尼模式下的減振器油液流動(dòng)路徑示意圖，從圖中可以看出，通過改變 兩個(gè)開關(guān)電磁閥12、13的通斷狀態(tài)，該減振器總計(jì)可以實(shí)現(xiàn)四種不同的阻尼工作模式。由于 四個(gè)單向閥的開閥壓力并不相同，因此，各阻尼工作模式下的減振器復(fù)原阻尼系數(shù)和壓縮 阻尼系數(shù)存在明顯差異。
[0034] 為確定阻尼多模式切換減振器的阻尼系數(shù)，參照行業(yè)內(nèi)減振器阻尼特性數(shù)學(xué)模型 的一般建立方法，基于流體力學(xué)理論建立減振器阻尼非線性特性數(shù)學(xué)模型。所述減振器阻 尼非線性特性數(shù)學(xué)模型的最終表現(xiàn)形式為：
[0035]
[0036]式中，F(xiàn)r為復(fù)原行程下的減振器阻尼力，F(xiàn)。為壓縮行程下的減振器阻尼力，Pr為復(fù) 原腔內(nèi)的油壓，P。為壓縮腔內(nèi)的油壓，AdPAr分別為活塞在壓縮腔和復(fù)原腔中的有效面積， APr。為復(fù)原腔與壓縮腔之間的油液壓差，ΔΡα為壓縮腔與復(fù)原腔之間的油液壓差。
[0037] 在所述減振器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，利用MATLAB/Simulink對所述減振器阻尼非線 性特性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，獲得減振器速度特性曲線，如圖3所示。根據(jù)所述速度特性 曲線確定減振器在不同阻尼工作模式下的復(fù)原阻尼系數(shù)和壓縮阻尼系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，減振器 在不同阻尼模式下的復(fù)原阻尼系數(shù)和壓縮阻尼系數(shù)分別為:阻尼模式1的復(fù)原阻尼系數(shù)為 2112Ns/m，壓縮阻尼系數(shù)為968Ns/m;阻尼模式2的復(fù)原阻尼系數(shù)為2992Ns/m，壓縮阻尼系數(shù) 為1047Ns/m;阻尼模式3的復(fù)原阻尼系數(shù)為2393Ns/m，壓縮阻尼系數(shù)為1272Ns/m;阻尼模式4 的復(fù)原阻尼系數(shù)為3590Ns/m，壓縮阻尼系數(shù)為1483Ns/m。
[0038] 結(jié)合減振器在不同阻尼模式下的阻尼系數(shù)，建立包含阻尼多模式切換減振器的1/ 4車輛半主動(dòng)懸架數(shù)學(xué)模型，如圖4所示。模型的具體數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
[0039]
[0040] 式中，ms為簧載質(zhì)量，zs為簧載質(zhì)量垂向位移，mu為非簧載質(zhì)量，z u為非簧載質(zhì)量垂 向位移，ks為彈簧剛度系數(shù)，cs(t)表示阻尼多模式切換減振器的阻尼系數(shù)，k t為輪胎等效剛 度系數(shù)，zo為路面垂向位移輸入。
[0041]根據(jù)所建懸架數(shù)學(xué)模型，結(jié)合包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架控制 過程中存在混雜動(dòng)態(tài)特征，基于混合邏輯動(dòng)態(tài)建模方法建立系統(tǒng)混雜動(dòng)態(tài)模型，所述系統(tǒng) 混合邏輯動(dòng)態(tài)模型的規(guī)范形式為：
[0042]
[0043] 式中，x(t)為系統(tǒng)狀態(tài)變量，包括簧載質(zhì)量垂向位移及其變化率以及非簧載質(zhì)量 垂向位移及其變化率;u(t)為系統(tǒng)輸入變量，包括控制減振器油液流動(dòng)路徑的開關(guān)電磁閥 的通斷狀態(tài)以及路面不平度垂向位移輸入;y(t)為系統(tǒng)輸出變量，包括簧載質(zhì)量垂向振動(dòng) 加速度、懸架動(dòng)行程以及輪胎動(dòng)載荷;s(t)和z(t)為系統(tǒng)在混合邏輯動(dòng)態(tài)建模過程中引入 的輔助離散變量和輔助連續(xù)變量，A、B 1、B2、B3、C、D1、D2、D 3以及E1、E2、E3、E4、E5為模型中的相 關(guān)系數(shù)矩陣。
[0044] 所述包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混合邏輯動(dòng)態(tài)模型是通過混 雜系統(tǒng)建模語言HYSDEL進(jìn)行直接建模，在相關(guān)配套軟件的編譯下完成系統(tǒng)混合邏輯動(dòng)態(tài)模 型的直接獲取。所述混雜系統(tǒng)建模語言HYSDEL主要包括兩大部分：INTERFACE和 頂PLEMENTATION，其中，INTERFACE主要用于定義混雜系統(tǒng)的狀態(tài)變量、輸入輸出變量以及 系統(tǒng)參數(shù)，包括四個(gè)部分，分別為：STATE (定義狀態(tài)變量）、INPUT (定義輸入變量）、OUTPUT (定義輸出變量）、PARAMETER (定義系統(tǒng)參數(shù)）；而頂PLEMENTAT ION則用于定義各變量之間的 數(shù)學(xué)關(guān)系，分為九個(gè)部分，分別為:AUX(定義輔助變量）、C0NTINU0US(定義連續(xù)狀態(tài)變量更 新方程）、AUT0MATA(定義離散狀態(tài)變量更新方程）、LINEAR(定義連續(xù)變量之間的線性關(guān) 系）、L0GIC(定義離散變量之間的邏輯關(guān)系）、AD(定義連續(xù)變量轉(zhuǎn)換到離散變量的轉(zhuǎn)換關(guān) 系）、DA(定義離散變量轉(zhuǎn)換到連續(xù)變量的轉(zhuǎn)換關(guān)系）、MUST(定義系統(tǒng)變量的約束條件）、 OUTPUT (定義輸出變量）。
[0045]結(jié)合上述HYSDEL的規(guī)范形式以及包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架 模型的具體內(nèi)容，進(jìn)行相應(yīng)程序的編寫，隨后即可在Matlab/Simulink環(huán)境直接編譯得到系 統(tǒng)混合邏輯動(dòng)態(tài)模型，在此基礎(chǔ)上，從而能夠進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)混雜控制器的設(shè)計(jì)。
[0046] 為實(shí)現(xiàn)所述包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架的混雜控制，結(jié)合懸架 系統(tǒng)控制要求，確定控制系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)。懸架控制目標(biāo)主要在于盡可能降低簧載質(zhì)量垂向 振動(dòng)加速度，同時(shí)懸架動(dòng)行程和輪胎動(dòng)載荷不能出現(xiàn)明顯惡化的現(xiàn)象。據(jù)此，系統(tǒng)控制目標(biāo) 函數(shù)被定義為：
[0047]
h-0' "
[0048] 式中，J為控制目標(biāo)函數(shù)值，N為預(yù)測時(shí)域，y(h |t)為系統(tǒng)預(yù)測輸出，包括簧載質(zhì)量 垂向振動(dòng)加速度、懸架動(dòng)行程以及輪胎動(dòng)載荷，Qy為輸出值的權(quán)值系數(shù)矩陣，A U (h | t)為電 磁閥開關(guān)狀態(tài)在前后兩個(gè)采樣時(shí)刻的差值，包括開關(guān)電磁閥12和開關(guān)電磁閥13，Qu為相應(yīng) 差值的權(quán)值系數(shù)矩陣。
[0049] 結(jié)合所定義的控制目標(biāo)函數(shù)，采用混雜模型預(yù)測控制理論進(jìn)行系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)。 所述包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜模型預(yù)測控制問題被轉(zhuǎn)化為 一類混合整數(shù)二次規(guī)劃問題進(jìn)行求解，所述混合整數(shù)二次規(guī)劃問題的具體形式為：
[0050]
[0051]
[0052]
[0053] Umin^u(h I t)^Umax
[0054] Xmin^x(h I t)^Xmax
[0055] 式中，UN( t)為t時(shí)刻的系統(tǒng)控制輸入，即開關(guān)電磁閥12和開關(guān)電磁閥13的通斷狀 態(tài)，X ( 0 | t )為初始時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)變量，Umin和Umax分別為輸入變量的下限和上限，Xmin和Xmax 為狀態(tài)變量的下限和上限，所述相關(guān)變量的上下限根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際參數(shù)進(jìn)行確定。
[0056] 通過對上述混合整數(shù)二次規(guī)劃問題進(jìn)行求解，實(shí)現(xiàn)包含阻尼多模式切換減振器的 車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜模型預(yù)測控制律的有效綜合，完成對主導(dǎo)減振器阻尼工作模式切 換行為的電磁閥開關(guān)狀態(tài)的直接控制。為驗(yàn)證系統(tǒng)控制性能，將被動(dòng)懸架、基于空鉤控制的 傳統(tǒng)半主動(dòng)懸架以及基于混雜模型預(yù)測控制的含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸 架的隔振性能進(jìn)行仿真對比。圖5和圖6所示分別為階躍路面輸入和隨機(jī)路面輸入下不同控 制策略的車輛半主動(dòng)懸架車身垂向振動(dòng)加速度控制效果對比。從圖中可以看出，基于混雜 模型預(yù)測控制的含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架隔振性能明顯優(yōu)于其他兩種 懸架，經(jīng)計(jì)算，在階躍路面輸入下，本發(fā)明提出的控制方案相對于被動(dòng)懸架可提升懸架隔振 性能達(dá)56.2%，相對于基于空鉤控制的傳統(tǒng)半主動(dòng)懸架可提升懸架隔振性能達(dá)13.1% ;在 隨機(jī)路面輸入下，本發(fā)明提出的控制方案相對于被動(dòng)懸架可提升懸架隔振性能達(dá)48.51%， 相對于基于空鉤控制的傳統(tǒng)半主動(dòng)懸架可提升懸架隔振性能達(dá)22.52%，車輛半主動(dòng)懸架 控制性能得到明顯提升。
[0057]以上所述表明，本發(fā)明提出的基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜 控制方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對主導(dǎo)減振器阻尼工作模式切換行為的電磁閥開關(guān)狀態(tài)的直接控 制，同時(shí)還能有效提升包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的隔振性能。 [0058]上述對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。 [0059]熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對上述實(shí)施例做出各種修改，并把在此說 明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的 實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜控制方法，其特征在于，包 括如下步驟： 步驟1，根據(jù)阻尼多模式切換減振器的結(jié)構(gòu)原理，基于流體力學(xué)理論建立減振器阻尼非 線性特性數(shù)學(xué)模型；步驟2,利用MATLAB/Simulink對所述減振器阻尼非線性特性數(shù)學(xué)模型 進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，獲得減振器速度特性曲線，根據(jù)所述速度特性曲線確定減振器在不同阻尼 工作模式下的復(fù)原阻尼系數(shù)和壓縮阻尼系數(shù);步驟3，基于混合邏輯動(dòng)態(tài)建模方法建立包含 所述阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜動(dòng)態(tài)模型;步驟4,結(jié)合懸架系統(tǒng)控 制要求，確定控制系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)，基于混雜模型預(yù)測控制理論進(jìn)行包含所述阻尼多模式切 換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜控制器設(shè)計(jì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜控制方 法，其特征在于，所述阻尼多模式切換減振器通過控制開關(guān)電磁閥的通斷狀態(tài)改變減振器 在復(fù)原行程和壓縮行程中的油液流動(dòng)路徑，從而實(shí)現(xiàn)不同的阻尼工作模式。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜控制方 法，其特征在于，所述基于混合邏輯動(dòng)態(tài)建模方法建立的包含阻尼多模式切換減振器的車 輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜動(dòng)態(tài)模型的具體形式為：式中，x(t)為系統(tǒng)狀態(tài)變量，包括黃載質(zhì)量垂向位移及其變化率W及非黃載質(zhì)量垂向 位移及其變化率;u(t)為系統(tǒng)輸入變量，包括控制減振器油液流動(dòng)路徑的開關(guān)電磁閥的通 斷狀態(tài)W及路面不平度垂向位移輸入;y(t)為系統(tǒng)輸出變量，包括黃載質(zhì)量垂向振動(dòng)加速 度、懸架動(dòng)行程W及輪胎動(dòng)載荷;S(t)和z(t)為系統(tǒng)在混合邏輯動(dòng)態(tài)建模過程中引入的輔 助離散變量和輔助連續(xù)變量，4、81瓜、83、(：、〇1、〇2、〇3從及61、62、63、64、65為模型中的相關(guān)系 數(shù)矩陣。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜控制方 法，其特征在于，所述步驟4中，控制系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)定義為：式中，J為控制目標(biāo)函數(shù)值，N為預(yù)測時(shí)域，y化11)為系統(tǒng)預(yù)測輸出，Qy為輸出值的權(quán)值系 數(shù)矩陣，A U化11)為電磁閥開關(guān)狀態(tài)在前后兩個(gè)采樣時(shí)刻的差值，亂為相應(yīng)差值的權(quán)值系 數(shù)矩陣。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜控制方 法，其特征在于，所述基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜控制器設(shè)計(jì) 被轉(zhuǎn)化為一類混合整數(shù)二次規(guī)劃問題進(jìn)行求解，所述混合整數(shù)二次規(guī)劃問題的具體形式 為：s.t.x(0 I t)=x(t)式中，UN(t)為t時(shí)刻的系統(tǒng)控制輸入，X(0 I t)為初始時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)變量，Umin和Umax分 別為輸入變量的下限和上限，Xmin和Xmax則為狀態(tài)變量的下限和上限。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架混雜控制方 法，其特征在于，所述包含阻尼多模式切換減振器的車輛半主動(dòng)懸架系統(tǒng)混雜動(dòng)態(tài)模型是 通過混雜系統(tǒng)建模語言HYS呢L進(jìn)行直接建模，在相關(guān)配套軟件的編譯下完成系統(tǒng)混合邏輯 動(dòng)態(tài)模型的直接獲取。
【文檔編號】G05B17/02GK105974821SQ201610324136
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】孫曉強(qiáng)
【申請人】江蘇大學(xué)