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      阻尼與車身高度可調(diào)互聯(lián)空氣懸架協(xié)同控制系統(tǒng)及方法_2

      文檔序號(hào):9363040閱讀:來源:國知局
      10個(gè)部分。
      [0013] ①傳感器模塊,用于實(shí)時(shí)采集車輛行駛工況信息,并將信息提供給各控制器和路 面不平度辨識(shí)模塊。該模塊包括:車速傳感器,安裝在驅(qū)動(dòng)橋殼或變速器殼內(nèi),用于時(shí)采集 車輛行駛速度,形成車速信息,提供給路面不平度辨識(shí)模塊、協(xié)調(diào)控制器、互聯(lián)狀態(tài)控制器; 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器,安裝在轉(zhuǎn)向柱管上,用于實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過的角度,形成轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角 信息,提供給協(xié)調(diào)控制器互聯(lián)狀態(tài)控制器;空氣彈簧高度傳感器,安裝于各空氣彈簧處,用 于實(shí)時(shí)采集各空氣彈簧高度,形成空氣彈簧高度信息,提供給阻尼控制器、車身高度控制 器;空氣彈簧氣壓傳感器,安裝于各空氣彈簧處,用于采集空氣彈簧氣壓,形成空氣彈簧氣 壓信息,提供給車身高度控制器;車身垂向加速度傳感器,布置于車身底板幾何中心處,采 集車身垂向振動(dòng),形成車身垂向加速度信息,提供給阻尼控制器;簧下質(zhì)量垂向加速度傳感 器,布置于各車輪的非旋轉(zhuǎn)部件處,用于采集簧下質(zhì)量垂向振動(dòng),形成簧下質(zhì)量垂向加速度 信息,提供給路面不平度辨識(shí)模塊、阻尼控制器。
      [0014] ②路面不平度辨識(shí)模塊為一個(gè)單片機(jī),輸入信息包括:車速信息、各簧下質(zhì)量垂向 加速度信息。該模塊的功能為,根據(jù)輸入信息,計(jì)算當(dāng)前路況的路面不平度系數(shù),作為輸出 信息,提供給互聯(lián)狀態(tài)控制器和協(xié)調(diào)控制器。
      [0015] 其中,路面不平度系數(shù)計(jì)算采用中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410700601. 3、名稱為"一種 路面不平度在線辨識(shí)系統(tǒng)及方法"的專利文獻(xiàn)中提出的辨識(shí)方法。
      [0016] ③駕駛員指令采集模塊為布置于車輛儀表板上的車身高度調(diào)節(jié)按鈕,用于接收駕 駛員對(duì)車身目標(biāo)高度的設(shè)定指令,并提供給車身高度控制器和協(xié)調(diào)控制器。
      [0017] 其中,車身目標(biāo)高度分為"高位"、"中位"、"低位"三檔。
      [0018] ④協(xié)調(diào)控制器為一個(gè)單片機(jī),輸入信息包括:車速信息、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信息、路面不 平度系數(shù)、車身目標(biāo)高度設(shè)定指令。該控制器內(nèi)部集成協(xié)同控制策略,用于協(xié)調(diào)互聯(lián)狀態(tài)控 制器、車身高度控制器、阻尼控制器三者工作。根據(jù)輸入信息,輸出五個(gè)控制信號(hào),包括三個(gè) 任務(wù)分配信號(hào):互聯(lián)狀態(tài)控制抑制信號(hào)(提供給互聯(lián)狀態(tài)控制器)、阻尼控制抑制信號(hào)(提供 給阻尼控制器)、車身高度控制啟動(dòng)信號(hào)(提供給車身高度控制控制器);還包括兩個(gè)修正系 數(shù):"滯回區(qū)寬度"修正系數(shù)(提供給互聯(lián)狀態(tài)控制器)、"趨近速度"修正系數(shù)(提供給阻尼控 制器)。
      [0019] ⑤互聯(lián)狀態(tài)控制器為一個(gè)單片機(jī),輸入信息包括:車速信息、路面不平度系數(shù),"滯 回區(qū)寬度"修正系數(shù),互聯(lián)狀態(tài)控制抑制信號(hào)。該控制器內(nèi)部集成互聯(lián)狀態(tài)控制策略。根據(jù) 輸入信息,輸出互聯(lián)狀態(tài)控制信號(hào),一方面提供給互聯(lián)狀態(tài)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),令其根據(jù)控制信 號(hào)執(zhí)行互聯(lián)狀態(tài)控制;另一方面提供給車身高度控制器,車身高度控制器將根據(jù)此信號(hào)修 正車身高度控制語句。
      [0020] 其中,"滯回區(qū)寬度"是互聯(lián)狀態(tài)控制策略的一個(gè)核心參數(shù),該參數(shù)根據(jù)協(xié)調(diào)控制 器提供的修正系數(shù)加以修正;互聯(lián)狀態(tài)控制信號(hào)以高低電平的形式輸出;當(dāng)協(xié)調(diào)控制器向 互聯(lián)狀態(tài)控制器提供的互聯(lián)狀態(tài)控制抑制信號(hào)為低電平時(shí),互聯(lián)狀態(tài)控制器正常工作,而 當(dāng)互聯(lián)狀態(tài)控制抑制信號(hào)為高電平時(shí),互聯(lián)狀態(tài)控制暫停。
      [0021] ⑥互聯(lián)狀態(tài)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電磁閥,即圖2中所示的電磁閥V1、電磁閥V2,布置于 互聯(lián)管路中間。該電磁閥打開,則可令空氣懸架處于互聯(lián)狀態(tài);若電磁閥關(guān)閉,則可令空氣 懸架處于非互聯(lián)狀態(tài)。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入信號(hào)為互聯(lián)狀態(tài)控制信號(hào),若此信號(hào)為高電平,則令 電磁閥打開;若此信號(hào)為低電平,則令電磁閥關(guān)閉。
      [0022] ⑦阻尼控制器為一個(gè)單片機(jī),輸入信息包括:空氣彈簧高度信息、車身垂向加速度 信息、簧下質(zhì)量加速度信息。該控制器內(nèi)部集成阻尼控制策略。根據(jù)輸入信息,輸出阻尼控 制信號(hào),一方面提供給阻尼控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),令其根據(jù)控制信號(hào)執(zhí)行阻尼控制;另一方面提供 給車身高度控制器,車身高度控制器將根據(jù)此信號(hào)修正車身高度控制語句。
      [0023] 其中,"趨近速度"是阻尼控制策略的一個(gè)核心參數(shù),該參數(shù)根據(jù)協(xié)調(diào)控制器提供 的修正系數(shù)加以修正;阻尼控制信號(hào)以理想阻尼系數(shù)值的形式輸出;當(dāng)協(xié)調(diào)控制器向阻尼 控制器提供的阻尼控制抑制信號(hào)為低電平時(shí),阻尼控制器正常工作,而當(dāng)阻尼控制抑制信 號(hào)為高電平時(shí),阻尼控制暫停。
      [0024] ⑧阻尼控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)為磁流變減振器,輸入信號(hào)為阻尼控制信號(hào),根據(jù)控制信號(hào), 磁流變減振器將調(diào)整內(nèi)部電流,令自身阻尼系數(shù)與控制信號(hào)提供的理想阻尼系數(shù)值一致。
      [0025] ⑨車身高度控制器為一個(gè)單片機(jī),輸入信息包括:空氣彈簧高度信息、空氣彈簧氣 壓信息、車身高度控制啟動(dòng)信號(hào)、互聯(lián)狀態(tài)控制信號(hào)、阻尼控制信號(hào)。該控制器內(nèi)部集成車 身高度控制策略。根據(jù)輸入信息,輸出車身高度控制信號(hào),提供給車身高度控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
      [0026] 車身高度控制信號(hào)以各充放氣電磁閥PffM (占空比)的形式輸出;當(dāng)協(xié)調(diào)控制器向 車速高度控制器提供的車速高度控制啟動(dòng)信號(hào)為低電平時(shí),車速高度控制器不工作,只有 當(dāng)車速高度控制啟動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí),才執(zhí)行車身高度控制。
      [0027] ⑩車身高度控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)為充放氣電磁閥,每個(gè)空氣彈簧對(duì)應(yīng)布置一個(gè)充氣電磁 閥和一個(gè)放氣電磁閥。根據(jù)控制信號(hào),各電磁閥實(shí)時(shí)改變自身開關(guān)狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣彈 簧充放氣,進(jìn)而改變車身高度。
      [0028] 下面將進(jìn)一步說明本發(fā)明所涉及協(xié)同控制系統(tǒng)建立過程和協(xié)同控制的具體實(shí)施 過程。
      [0029] 1、協(xié)同控制系統(tǒng)建立過程: 協(xié)同控制系統(tǒng)的建立可分為以下五個(gè)步驟: 步驟1 :建立互聯(lián)狀態(tài)控制策略。
      [0030] 如圖2所示,本發(fā)明所涉及互聯(lián)空氣懸架結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)空氣懸架基礎(chǔ)上,將同一 車軸上左右空氣彈簧以氣動(dòng)管路相連而成,通過控制互聯(lián)管路中的電磁閥開閉,控制互聯(lián) 狀態(tài)。
      [0031] 互聯(lián)狀態(tài)控制采用中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410700601. 3、名稱為"一種橫向互聯(lián)空 氣懸架互聯(lián)狀態(tài)控制系統(tǒng)及控制方法"的專利文獻(xiàn)中提出的控制策略,相關(guān)控制語句如式 (1)、式(2)所示: 非轉(zhuǎn)彎工況:
      其中,J是行駛車速,X是路面不平度系數(shù),為根據(jù)控制需求確定的系數(shù),J 為滯回區(qū)寬度。滯回區(qū)寬度為控制語句核心參數(shù)之一,在本發(fā)明所涉及協(xié)同控制語句中,該 參數(shù)接受協(xié)調(diào)控制器修正,則式(1)、式(2)改變?yōu)椋?非轉(zhuǎn)彎工況:
      轉(zhuǎn)彎工況:
      其中,&為"滯回區(qū)寬度"修正系數(shù)。
      [0032] 當(dāng)互聯(lián)狀態(tài)控制抑制信號(hào)為低電平時(shí),互聯(lián)狀態(tài)控制器根據(jù)控制語句(3)、(4)確 定互聯(lián)狀態(tài)控制信號(hào)高低電平,并提供給互聯(lián)狀態(tài)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)和車身高度控制器;當(dāng)互 聯(lián)狀態(tài)控制抑制信號(hào)為高電平時(shí),互聯(lián)狀態(tài)控制信號(hào)不再變化。
      [0033] 步驟2 :阻尼控制策略建立。本發(fā)明所涉及阻尼控制采用等速趨近律滑模變結(jié)構(gòu) 控制?;ぷ兘Y(jié)構(gòu)控制是一種較為成熟的阻尼控制方法,該方法涉及"趨近率"的概念,采 用不同趨近率的滑膜變結(jié)構(gòu)控制有不同的控制效果。本發(fā)明采用等速趨近率,控制品質(zhì)在 很大程度上受"趨近速度的影響。為與互聯(lián)狀態(tài)和車身高度控制協(xié)同,該參數(shù)接受協(xié)調(diào) 控制器輸出的"趨近速度"修正系數(shù)修正,即令
      式中,為傳統(tǒng)等速趨近律滑模變結(jié)構(gòu)阻尼控制方法中的"趨近速度",f為協(xié)同控 制下的"趨近速度",為"趨近速度"修正系數(shù)。
      [0034] 當(dāng)阻尼控制抑制信號(hào)為低電平時(shí),阻尼控制器根據(jù)滑膜變結(jié)構(gòu)控制策略確定阻尼 控制信號(hào)(理想阻尼系數(shù)值),并提供給阻尼控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)和車身高度控制器;當(dāng)阻尼控制 抑制信號(hào)為高
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