一种汽车悬架减振控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种控制系统，尤其涉及一种汽车悬架减振控制系统。

背景技术：

目前常用的汽车悬架减振控制系统是在悬架设置的位移传感器中输出检测的车辆侧倾角，并且由相应的致动器控制侧倾角来判断与预定目标值是否一致。也就是说，在车辆发生滚动后，由致动器抑制滚动。这种控制响应有延迟，在侧倾角控制过程中会导致汽车乘坐舒适性的恶化。

另外，基于车辆的行驶状态，汽车悬架减振控制系统有选择地进行改善车辆乘坐舒适性的控制和提高车辆行驶稳定性的位移控制。在控制切换过程中，阻尼器的阻尼力会突然改变，从而给驾乘人员带来不平稳的驾驶及乘坐体验。

基于此，有必要设计一种新型汽车悬架减振控制系统，该控制系统可根据各传感器输入的信号，计算出合适的电流输入到阻尼器电磁线圈中，从而控制阻尼力，进而提高汽车悬架减振性能。

技术实现要素：

为了克服背景技术所述汽车悬架减振控制系统存在的问题，本实用新型提供一种汽车悬架减振控制系统。上弹簧加速度传感器将检测的上弹簧加速度通过积分装置整合为上弹簧的垂直速度，然后输入到天棚乘坐舒适控制部分；位移传感器将检测的磁流变阻尼器位移直接输入到下弹簧控制部分，同时通过微分装置Ⅰ整合为磁流变阻尼器速度，然后分别输入到天棚乘坐舒适控制部分、目标电流计算部分及下弹簧控制部分；横向加速度传感器将检测的横向加速度通过微分装置Ⅱ整合为横向加速度导数值，然后输入到滚动位置控制部分；纵向加速度传感器将检测的纵向加速度通过微分装置Ⅲ整合为纵向加速度导数值，然后输入到俯仰位置控制部分。在接收到通过微分装置整合的磁流变阻尼器速度后，滚动位置控制部分输出滚动控制目标阻尼力；俯仰位置控制部分输出俯仰位置目标阻尼力；滚动控制目标阻尼力和俯仰位置目标阻尼力输入到目标电流计算部分中；目标电流计算部分输出滚动控制电流和俯仰控制电流；滚动控制电流和俯仰控制电流通过增益装置相加，获得滚动/俯仰控制电流；将滚动/俯仰控制电流输入到优先选择装置中，优先选择装置将天棚乘坐舒适控制部分输入的天棚控制电流和滚动/俯仰控制电流两者比较，选取较大者输入到增益装置；通过下弹簧控制部分输出的下弹簧控制电流输入到增益装置；增益装置将两者电流相加，然后输入到磁流变阻尼器的电磁线圈中，进而控制阻尼力的大小，使汽车悬架减振控制系统达到令人满意的乘坐舒适性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：车轮(1)、转向节(2)、位移传感器(3)、车体(4)、上弹簧加速度传感器(5)、悬挂臂(6)、磁流变阻尼器(7)、螺旋弹簧(8)、横向加速度传感器(9)、纵向加速度传感器(10)及电子控制单元(11)；悬架悬挂在四轮汽车的车轮(1)上；转向节(2)固定在车轮(1)上；位移传感器(3)垂直固定安装在车体(4)与悬挂臂(6)之间；上弹簧加速度传感器(5)固定安装在车体(4)上方；悬挂臂(6)左端通过铰链固定连接在转向节(2)上，其右端通过铰链连接在车体(4)上；磁流变阻尼器(7)垂直固定安装在车体(4)与悬挂臂(6)之间；螺旋弹簧(8)垂直固定安装在车体(4)与悬挂臂(6)之间；横向加速度传感器(9)和纵向加速度传感器(10)固定在车体(4)上。电子控制单元(11)分别用于接收位移传感器(3)信号、上弹簧加速度传感器(5)信号、横向加速度传感器(9)信号及纵向加速度传感器(10)信号；基于上述信号，电子控制单元(11)控制磁流变阻尼器(7)中电磁线圈的电流大小，进而改变输出阻尼力。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

（1）为了解决控制振动传递的问题，本实用新型增加了下弹簧控制部分，将阻尼器速度和阻尼器位移的乘积作为一个指标来衡量下弹簧共振频率大小的指标，并且将下弹簧控制电流输入到增益装置Ⅱ，和优先选择装置输出的滚动/俯仰控制电流共同输入到磁流变阻尼器的电磁线圈中，控制阻尼力大小。如果磁流变阻尼器的速度和位移较大时，此时下弹簧区域的振动将由天棚控制独立抑制，从而有效解决了天棚控制改变时上弹簧共振频率和下弹簧共振频率在不同频率下出现的不足。

（2）当基于横向加速度确定阻尼器的滚动控制目标阻尼力以控制车体的滚动角时，由于横向加速度和滚动角度的相位是同时变化的，在控制阻尼器时可能会出现控制延迟，导致横向加速度变化率的变化相位先于横向加速度的变化相位。针对这种情况，本实用新型通过设置阻尼器的滚动控制目标阻尼力与横向加速度变化率成一定比例，可控制阻尼器的阻尼力，进一步稳定车辆位置，从而可同时实现精确位置控制和达到满意的乘坐舒适性。

（3）本实用新型目标电流计算部分获得的滚动控制电流和俯仰控制电流，都可由阻尼器速度校正，从而获得适当的滚动控制目标阻尼力和俯仰位置目标阻尼力。即使由于路面不平整而引起的振动输入较大时，都可避免汽车悬架乘坐舒适性的恶化。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型电子控制单元控制阻尼器的系统框图。

图3是本实用新型汽车悬架示意图。

图4是本实用新型滚动位置控制运算流程图。

图5是本实用新型俯仰位置控制运算流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型结构示意图。包括车轮1、转向节2、位移传感器3、车体4、上弹簧加速度传感器5、悬挂臂6、磁流变阻尼器7、螺旋弹簧8、横向加速度传感器9、纵向加速度传感器10及电子控制单元11。

图2是本实用新型电子控制单元控制阻尼器的系统框图。上弹簧加速度传感器5将检测的上弹簧加速度通过积分装置15整合为上弹簧的垂直速度，然后输入到天棚乘坐舒适控制部分S1；位移传感器3将检测的阻尼器位移直接输入到下弹簧控制部分S5，与此同时，通过微分装置Ⅰ16整合为阻尼器速度，然后分别输入到天棚乘坐舒适控制部分S1、目标电流计算部分S4及下弹簧控制部分S5；横向加速度传感器9将检测的横向加速度通过微分装置Ⅱ17整合为横向加速度导数值，然后输入到滚动位置控制部分S2；纵向加速度传感器10将检测的纵向加速度通过微分装置Ⅲ18整合为纵向加速度导数值，然后输入到俯仰位置控制部分S3。

在接收到通过微分装置Ⅰ16整合的阻尼器速度后，滚动位置控制部分S2输出滚动控制目标阻尼力Fx；俯仰位置控制部分S3输出俯仰位置目标阻尼力Fy；滚动控制目标阻尼力Fx和俯仰位置目标阻尼力Fy输入到目标电流计算部分S4中；目标电流计算部分S4输出滚动控制电流Ix和俯仰控制电流Iy；滚动控制电流Ix和俯仰控制电流Iy通过增益装置Ⅰ19相加获得滚动/俯仰控制电流；将滚动/俯仰控制电流输入到优先选择装置20中，优先选择装置20将天棚乘坐舒适控制部分S1输入的天棚控制电流和滚动/俯仰控制电流两者比较，选取较大者输入到增益装置Ⅱ21；下弹簧控制部分S5输出的下弹簧控制电流输入到增益装置Ⅱ21；增益装置Ⅱ21将两者电流相加，然后输入到磁流变阻尼器7电磁线圈中，进而改变输出阻尼力。

图3是本实用新型汽车悬架示意图。下弹簧质量块13通过虚拟弹簧12连接车轮1；车轮1与路面接触；上弹簧质量块14通过磁流变阻尼器7和螺旋弹簧8连接下弹簧质量块13；磁流变阻尼器7的阻尼力通过电子控制单元11改变。

上弹簧质量块14的位移x2的速度变化率dx2/dt等于由积分装置15整合的上弹簧垂直速度；上弹簧质量块14的位移x2与下弹簧质量块x1之差的速度变化率d(x2-x1)/dt等于由微分装置Ⅰ16整合的磁流变阻尼器速度。当dx2/dt与d(x2-x1)/dt速度方向相同时，电子控制单元11会控制磁流变阻尼器7的阻尼力增加；当dx2/dt与d(x2-x1)/dt速度方向相反时，电子控制单元11会控制磁流变阻尼器7的阻尼力减小。

如图3中所示，假设车轮1通过凸起路面时，可分为四种情况讨论：

(1) 当车轮1沿凸起的前半部分向上移动时；

车体4向上移动，假定上弹簧垂直速度dx2/dt是正值，并且磁流变阻尼器7呈回缩状态，此时阻尼器速度d(x2-x1)/dt是负值，即两者速度方向相反，电子控制单元11会控制磁流变阻尼器7的阻尼力减小。

(2) 当车轮1越过凸起的顶峰时；

由于惯性缘故，车体4继续向上移动，假定上弹簧垂直速度dx2/dt是正值，由于车体4是向上的，磁流变阻尼器7呈伸展状态，此时磁流变阻尼器速度d(x2-x1)/dt是正值，即两者速度方向相同，电子控制单元11会控制磁流变阻尼器7的阻尼力增大。

(3) 当车轮1沿着凸起的下半部向下移动时；

车体4向下移动，假定上弹簧垂直速度dx2/dt是负值，由于向下时车轮比车身运动速度快，磁流变阻尼器7是呈伸展状态，此时磁流变阻尼器7速度d(x2-x1)/dt是正值，即两者速度方向相反，电子控制单元11会控制磁流变阻尼器7的阻尼力减小。

(4) 当车轮1完全通过凸起时；

由于惯性缘故，车轮1继续向下移动，假定上弹簧垂直速度dx2/dt是负值，由于车轮1向下运动，磁流变阻尼器7呈回缩状态，此时磁流变阻尼器7速度d(x2-x1)/dt是负值，即两者速度方向相同，电子控制单元11会控制磁流变阻尼器7的阻尼力增大。

因此，通过天棚控制计算的阻尼力可有效减小噪声及不舒适感，提高车辆乘坐舒适性。其中，天棚控制电流I等于某一比例系数C乘以上弹簧垂直速度dx2/dt，即I=C·dx2/dt。

图4是本实用新型滚动位置控制运算流程图。首先通过横向加速度传感器9检测横向加速度ax；横向加速度通过微分装置Ⅱ17整合为横向加速度变化率；然后计算滚动控制目标阻尼力Fx，其中滚动控制目标阻尼力Fx等于比例系数C1乘以横向加速度变化率，即Fx=C1·；接着通过位移传感器3检测磁流变阻尼器7的位移L=(x2-x1)；磁流变阻尼器7的位移通过微分装置Ⅰ16整合为磁流变阻尼器7速度v；最后目标电流计算部分S4根据输入的滚动控制目标阻尼力Fx和磁流变阻尼器7速度v，获得滚动控制电流Ix，其中滚动控制电流Ix等于某一比例系数C2乘以滚动控制目标阻尼力Fx再乘以阻尼器速度v，即Ix=C2·Fx·v；输出滚动控制电流Ix，输入到增益装置Ⅰ19中。

图5是本实用新型俯仰位置控制运算流程图。首先通过纵向加速度传感器10检测纵向加速度ay；纵向加速度通过微分装置Ⅲ18整合为纵向加速度变化率；然后计算俯仰控制目标阻尼力Fy，其中俯仰控制目标阻尼力Fy等于比例系数C3乘以纵向加速度变化率，即Fy=C3×；接着通过位移传感器3检测磁流变阻尼器7的位移L=(x2-x1)；磁流变阻尼器7位移通过微分装置Ⅰ16整合为磁流变阻尼器7速度v；最后目标电流计算部分S4根据输入的俯仰控制目标阻尼力Fy和磁流变阻尼器7速度v，其中俯仰控制电流Iy等于某一比例系数C4乘以俯仰控制目标阻尼力Fy再乘以磁流变阻尼器7的速度V，即Iy=C4·Fy·v；输出俯仰控制电流Iy，输入到增益装置Ⅰ19中。

本实用新型工作原理如下：

当汽车悬架减振控制系统工作时，上弹簧加速度传感器5将检测的上弹簧加速度通过积分装置15整合为上弹簧的垂直速度，然后输入到天棚乘坐舒适控制部分S1；位移传感器3将检测的磁流变阻尼器7的位移直接输入到下弹簧控制部分S5，与此同时，通过微分装置Ⅰ16整合为磁流变阻尼器速度，然后分别输入到天棚乘坐舒适控制部分S1、目标电流计算部分S4及下弹簧控制部分S5；横向加速度传感器9将检测的横向加速度通过微分装置Ⅱ17整合为横向加速度导数值，然后输入到滚动位置控制部分S2；纵向加速度传感器10将检测的纵向加速度通过微分装置Ⅲ18整合为纵向加速度导数值，然后输入到俯仰位置控制部分S3。在接收到通过微分装置Ⅰ16整合的磁流变阻尼器7速度后，滚动位置控制部分S2输出滚动控制目标阻尼力；俯仰位置控制部分S3输出俯仰位置目标阻尼力；滚动控制目标阻尼力和俯仰位置目标阻尼力输入到目标电流计算部分S4中；目标电流计算部分S4输出滚动控制电流和俯仰控制电流；滚动控制电流和俯仰控制电流通过增益装置Ⅰ19相加获得滚动/俯仰控制电流；将滚动/俯仰控制电流输入到优先选择装置20中，优先选择装置20将天棚乘坐舒适控制部分S1输入的天棚控制电流和滚动/俯仰控制电流两者比较，选取较大者输入到增益装置Ⅱ21；下弹簧控制部分S5输出的下弹簧控制电流输入到增益装置Ⅱ21；增益装置Ⅱ21将两者电流相加，然后输入到磁流变阻尼器7的电磁线圈中，进而控制阻尼力的大小。