-6、6和 6。
[0069] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0070] 1、本发明的电磁馈能式车辆主动悬架作动器的结构简单，设计新颖合理，实现方 便且成本低。
[0071] 2、本发明提出了一种新型的分层协调控制方式，分层协调点通过功率平衡（即作 动器当前功率值与作动器所需功率值的大小关系）来实现主动悬架的分层协调控制，具有 高效、响应速度快和实时性较高的优点。
[0072] 3、当电源输出功率不足时，本发明的电磁馈能式车辆主动悬架作动器能够工作在 馈能模式下；而当电源供电充足，本发明的电磁馈能式车辆主动悬架作动器工作在主动耗 能模式下，馈能模式与主动耗能模式独立进行，能够在电源电量不足的时候馈能，电量充足 的时候发挥主动控制，即实现节能又提高减振性能。
[0073] 4、本发明的电磁馈能式车辆主动悬架作动器以减振器活塞杆为界线，分成了两个 部分，当车身振动带动减振器活塞杆运动时，减振器活塞杆与次级活塞杆发生相对运动，初 级线圈切割磁感线产生感应电动势，产生的感应电动势能够通过整流器整流后，再经过蓄 电池充电电路给车载蓄电池充电，实现馈能；相反，当车载蓄电池输出电能，并通过可控恒 流源电路给次级线圈供电时，所述电磁式直线电机模块部分将会产生作动力，通过作动器 控制器根据采集到的振动信号输出控制信号，控制输入给次级线圈的电流，从而控制电磁 式直线电机模块的输出位移，实现了悬架的主动控制。
[0074] 5、当电磁式直线电机模块出现故障，发生失效时以及当作动器处于馈能模式下， 本发明的车辆主动悬架作动器仍然可以实现悬架系统的半主动控制，作动器控制器通过控 制节流孔大小调节电机的转动角度，调节节流孔大小调节阀片，从而对节流孔大小进行调 节，实现悬架系统的半主动控制。
[0075] 6、本发明的电磁馈能式车辆主动悬架作动器的控制方法综合了所述车辆主动悬 架作动器的总体性能，作动器控制器根据计算当前功率值与所需功率值，通过功率平衡来 更换所述车辆主动悬架作动器的工作模式，此种所述车辆主动悬架作动器在馈能模式与主 动耗能模式之间的转换能够有效地延长车载蓄电池的使用寿命。
[0076] 7、本发明的电磁馈能式车辆主动悬架作动器的控制方法，预先制定模糊控制查询 表，并将模糊控制查询表存储在作动器控制器的内部存储器中，然后每次对车辆主动悬架 作动器进行控制，只需通过查询模糊控制查询表，即可根据模糊控制的输入，得到输出，提 高了控制效率。
[0077] 8、本发明的车辆主动悬架作动器能够实现不论馈能模式或者主动模式下都能实 现悬架的有效控制，既实现了良好的减振效果，又实现了能量回馈，而且在作动器主动模式 下，将可变阻尼减振器模块中的节流孔调节到最大，降低主动悬架工作时的阻尼力，能够有 效减小能耗，并延长了作动器的使用寿命。
[0078] 9、本发明的车辆主动悬架作动器的工作稳定性和可靠性高，不易发生故障，无需 经常维护维修。
[0079] 10、本发明的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0080] 综上所述，本发明实现方便且成本低，工作稳定性和可靠性高，馈能效率高，能够 有效地延长车载蓄电池的使用寿命，能够使主动悬架处于最佳的减振状态，实用性强。
[0081 ]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0082] 图1为本发明电磁馈能式车辆主动悬架作动器的结构示意图。
[0083] 图2为本发明作动器控制器与其它各部分的电路连接关系示意图。
[0084] 图3为本发明偏差ei的量化量Ei的三角形隶属函数图。
[0085] 图4为本发明偏差ei随时间t的变化率$的量化量式的三角形隶属函数图。
[0086]图5为本发明模糊控制部分的输出AKpi的三角形隶属函数图。
[0087]图6为本发明模糊控制部分的输出AKii的三角形隶属函数图。
[0088]图7为本发明模糊控制部分的输出AKdi的三角形隶属函数图。
[0089] 附图标记说明：
[0090] 1 一上吊耳； 2-活塞杆上端盖； 3-活塞筒上端盖；
[0091] 4一上密封圈； 5-活塞筒； 6-下密封圈；
[0092] 7一套筒； 8一活塞筒下端盖； 9一下吊耳；
[0093] 10-次级活塞杆； 11 一活塞杆下端盖； 12-减振器活塞杆；
[0094] 13-初级铁芯片； 14 一活塞； 15-节流孔大小调节阀片；
[0095] 16 一第一齿轮； 17-节流孔大小调节电机;18-阻尼油；
[0096] 19 一初级线圈； 20-作动器控制器； 21-电流传感器；
[0097] 22-力传感器； 23-速度传感器； 24-簧载质量位移传感器；
[0098] 25-非簧载质量位移传感器;26-控制盒； 27-整流器；
[0099] 28-车载蓄电池； 29-蓄电池充电电路； 30-可控恒流源电路。
【具体实施方式】
[0100]如图1和图2所示，本发明的电磁馈能式车辆主动悬架作动器，包括作动器本体和 作动器控制器20,所述作动器本体包括电磁式直线电机模块和可变阻尼减振器模块，所述 电磁式直线电机模块包括初级线圈19、初级铁芯片13和次级活塞杆10,所述可变阻尼减振 器模块包括减振器活塞杆12、活塞14、活塞筒5和阻尼油18,所述活塞筒5的上部连接有活塞 筒上端盖3,所述活塞筒5的下部连接有活塞筒下端盖8和下吊耳9,所述减振器活塞杆12穿 过活塞筒上端盖3伸入活塞筒5内部，所述减振器活塞杆12为内部中空的活塞杆，所述初级 铁芯片13的数量为多个且从上到下均匀布设在减振器活塞杆12的内壁上，所述初级线圈19 缠绕在多个初级铁芯片13之间的间隙内，所述减振器活塞杆12的上端连接有活塞杆上端盖 2,所述活塞杆上端盖2上连接有上吊耳1，所述减振器活塞杆12的下端连接有活塞杆下端盖 11，所述次级活塞杆10的下端连接在活塞筒下端盖8上，所述次级活塞杆10的上端穿过活塞 杆下端盖11伸入到减振器活塞杆12内中上部，所述次级活塞杆10的外表面上包裹有铜皮， 所述活塞筒5内部套装有下端抵在活塞筒下端盖8顶部、上端位于活塞筒5中部的套筒7,所 述套筒7的顶部设置有卡合连接在活塞筒5内部且套装在减振器活塞杆12上的下密封圈6， 所述活塞筒上端盖3的底部设置有卡合连接在活塞筒5内部且套装在减振器活塞杆12上的 上密封圈4,所述阻尼油18填充在活塞筒5内上密封圈4与下密封圈6之间的空间内，所述活 塞14套装在减振器活塞杆12上且位于活塞筒5内上密封圈4与下密封圈6之间的空间内，所 述活塞14上设置有供阻尼油18通过的节流孔，所述活塞14上转动连接有节流孔大小调节阀 片15，所述活塞14上固定连接有用于带动节流孔大小调节阀片15转动的节流孔大小调节电 机17,所述节流孔大小调节电机17的输出轴上固定连接有第一齿轮16,所述节流孔大小调 节阀片15上设置有与第一齿轮16啮合的齿;所述作动器控制器20的输入端接有用于对作动 器的输入电流进行检测的电流传感器21、用于对作动器受力大小进行检测的力传感器22、 用于对减振器活塞杆12速度大小进行检测的速度传感器23、用于对簧载质量位移进行检测 的簧载质量位移传感器24和用于对非簧载质量位移进行检测的非簧载质量位移传感器25， 所述活塞筒5的外壁上设置有控制盒26,所述作动器控制器20设置在控制盒26内，所述控制 盒26内还设置有整流器27、用于为车载蓄电池28充电的蓄电池充电电路29和用于为初级线 圈19提供稳定的输入电流的可控恒流源电路30,所述蓄电池充电电路29接在整流器27与车 载蓄电池28之间，所述可控恒流源电路30与车载蓄电池28的输出端和作动器控制器20的输 出端连接，所述初级线圈19与可控恒流源电路30的输出端连接，所述整流器27的输入端与 初级线圈19连接。
[0101] 本实施例中，所述上吊耳1与活塞杆上端盖2螺纹连接。所述次级活塞杆10的下端 螺纹连接在活塞筒下端盖8上。所述活塞14通过螺栓与减振器活塞杆12固定连接。
[0102] 本发明的电磁馈能式车辆主动悬架作动器的控制方法，包括以下步骤：
[0103] 步骤I、电流传感器21对作动器的输入电流进行实时检测，力传感器22对作动器的 受力进行实时检测，速度传感器23对减振器活塞杆12的速度进行实时检测，簧载质量位移 传感器24对簧载质量位移进行实时检测，非簧载质量位移传感器25对非簧载质量位移进行 实时检测;作动器控制器20对作动器的输入电流信号、作动器的受力、减振器活塞杆12的速 度、簧载质量位移和非簧载质量位移进行周期性采样;具体实施时，所述采样周期为0.25s ~Is;
[0104] 步骤Π 、首先，作动器控制器20根据公Sp1 = I12R计算得到第i次采样时的作动器 当前功率值P1，其中，I i为第i次采样得到的作动器的输入电流，R为初级线圈19的电阻值，i 的取值为自然数;接着，作动器控制器20根据公式P2 = F1V1计算得到第i次采样时的作动器 所需功率值P2,其中，F 1为第i次采样得到的作动器的受力,V1为第i次采样得到的减振器活 塞杆12的速度;然后，作动器控制器20比较第i次采样时的作动器当前功率值?:与作动器所 需功率值内，当，所述作动器控制器20不输出对可控恒流源电路30的控制信号，所述 车辆主动悬架作动器工作在馈能模式下，具体的工作过程为:首先，所述作动器控制器20根 据公式
计算得到第i次采样时的簧载质量速度F/，根据公式
计 算得到第i次采样的簧载质量速度G所对应的天棚控制下的阻尼力FskyS并通过控制节流 孔大小调节电机17的转动角度对节流孔大小进行调节，使Fi = Fsky1，实现作动器的半主动控 制，其中，尤为第i次采样得到的簧载质量位移，Xf1为第i-Ι次采样得到的簧载质量位移，t 为时间，Csky为天棚控制阻尼系数;本实施例中，Csky的取值为1000~3000，优选地，Csky的取 值为2000;然后，车身振动带动上吊耳1运动，上吊耳1带动减振器活塞杆12、活塞14、初级线 圈19和初级铁芯片13共同运动，从而使初级线圈19与次级活塞杆10发生相对运动，初级线 圈19切割磁感线产生感应电动势，产生的感应电动势通过整流器27整流后，再经过蓄电池 充电电路29给车载蓄电池28充电；当POPdt，所述作动器控制器20根据模糊PID控制的方法 对其采样得到的簧载质量位移和非簧载质量位移进行分析处理，得到作动器需要的输入电 流并控制可控恒流源电路30的输出电流为作动器需要的输入电流，所述车辆主动悬架作动 器工作在主动耗能模式下，具体的工作过程为:所述作动器控制器20控制节流孔大小调节 电机17转动，节流孔大小调节电机17带动节流孔大小调节阀片15转动，使所述节流孔完全 打开，阻尼油18的阻尼力变为最小，所述电磁式直线电机模块中的减振器活塞杆12上下运 动时，带动活塞14、初级线圈19和初级铁芯片13共同运动，并将运动产生的主动响应位移和 力通过上吊耳1传递给车身。步骤Π 提出了一种新型的分层协调控制方式，分层协调点通过 功率平衡（即作动器当前功率值与作动器所需功率值的大小关系）来实现主动悬架的分层 协调控制，具有高效、响应速度快和实时性较高的优点。
[0105] 本实施例中，步骤Π 中所述作动器控制器20根据模糊PID控制的方法对其采样得 到的簧载质量位移和非簧载质量位移进行分析处理，得到作动器需要的输入电流的具体过 程为：
[0106] 步骤一、作动器控制器20根据公式
对其第i次采样得到的簧载质量位 移I)和非簧载质量位移尤作差，得到第i次采样时系统簧载质量位移与非簧载质量位移的 偏差ei;
[0107] 步骤二、作动器控制器20根据公式
对第i次采样时系统簧载质量位移与非 簧载质量位移的偏差M求导，得到第i次采样时系统簧载质量位移与非簧载质量位移的偏 差ei随时间t的变化率
[0108] 步骤三、作动器控制器20根据公式￡, χ/?对第i次采样时系统簧载质量位移与 非簧载质量位移的偏差&进行量化，得到偏差&的量化量E1;其中，￡/为第1次采样时系统簧 载质量位移与非簧载质量位移的偏差^的量化因子，K的取值方法为：当i = l时，
当 i>l 且 |ei|〈0.02 时，
当 i>l 且 0.02 < |ei| <0.04 时，
当i>l且Iei I >0.04时，
偏差ei的量化量Ei的论域为
[-7,7]；
[0109] 步骤四、作动器控制器20根据公式￡： xf对第i次采样时系统簧载质量位移 与非簧载质量位移的偏差el随时间t的变化率4进行量化，得到偏差el随时间t的变化率4 的量化量忠;其中，g为第i次采样时系统簧载质量位移与非簧载质量位移的偏差el随时间 t的变化率4的量化因子，g的取值方法为：当i = 1时，
当i > 1且|< I < 0.08时，
:当 i>l 且
当 i>l 且 Ι<.|>0·6 时，
偏差ei随时间t的变化率的量化量纥的论域为[-7，7];
[0110] 步骤五、作动器控制器20对偏差ei的量化量E1按照四舍五入的方法进行整数化，得 到偏差&的量化量整数化结果厲，并将偏差 ei的量化量E1的整数化结果每作为模糊控 制的第一个输AE/ ;
[0111] 步骤六、作动器控制器20对偏差ei随时间t的变化率4的量化量Γ按照四舍五入的 方法进行整数化，得到偏差W随时间t的变化率 < 的量化量其的整数化结果恧作为模糊控 制的第二个输入蜀―；
[0112] 步骤七、作动器控制器20根据模糊PID控制的第一个输入E/和模糊控制的第二个 输入巧，查询存储在作动器控制器内部存储器中的由作动器控制器20预先制定好的模糊控 制查询表，得到第i次采样时模糊控制部分的输出AK Pi、AKii、AKdi，即第i次采样时PID控 制部分的比例参数的动态调整量△ Kpi、积分参数的动态调整量△ Kii和微分参数的动态调 整量AKdi;
[0113] 步骤八、作动器控制器20根据公式
对第i次采样时 PID控制部分比例参数的动态调整量△ Kpi、积分参数的动态调整量△ Kii和微分参数的动态 调整量A KcU进行整定，得到第i次采样时PID控制部分的比例控制参数KP(i)、积分控制参数 Ki(i)和微分控制参数Kd(i);其中，KP(i-l)为第i-Ι次采样时控制PID控制部分的比例控制 参数，Ki(i-l)为第i-Ι次采样时控制PID控制部分的积分控制参数，Kd(i-l)为第i-Ι次采样 时控制PID控制部分的微分控制参数，q P为PID控制部分的比例控制参数的校正速度量且qP 的取值为1~10，qi为PID控制部分的积分控制参数的校正速度量且取值为1~10，qD为 PID控制部分的微分控制参数的校正速度量且取值为1~10;即下一步的PID控制部分 的控制参数由当前的控制参数与模糊控制部分的模糊推理得出的动态调整量的加权求和 得到；
[0114] 步骤九、作动器控制器20根据公式
计算得 到作动器需要的输入电流I(i)，即作动器控制器20控制可控恒流源电路30的输出电流I ⑴；其中，k为0~i的自然数。
[0115] 本实施例中，步骤七中所述作动器控制器20预先制定模糊控制查询表的过程为：
[0116] 步骤701、簧载质量位移传感器24对簧载质量位移进行实时检测，非簧载质量位移 传感器25对非簧载质量位移进行实时检测;作动器控制器20对簧载质量位移和非簧载质量 位移进行周期性采样;具体实施时，所述采样周期为0.25s~Is;
[0117] 步骤702、作动器控制器20根据公式& =Z:-尤对其第i次采样得到的簧载质量位 移$和非簧载质量位移X〗作差，得到第i次采样时系统簧载质量位移与非簧载质量位移的 偏差ei;其中，i的取值为自然数；
[0118] 步骤703、作动器控制器20根据公式
对第i次采样时系统簧载质量位移与 非簧载质量位移的偏差^求导，得到第i次采样时系统簧载质量位移与非簧载质量位移的 偏差ei随时间t的变化率
[0119] 步骤704、作动器控制器20根据公式乓=，><夏丨对第i次采样时系统簧载质量位移 与非簧载质量位移的偏差&进行量化，得到偏差&的量化量E 1;其中，为第i次采样时系统 簧载质量位移与非簧载质量位移的偏差ei的量化因子，和的取值方法为：当i = l时，
当i>l且0.02 < |ei| <0.04时，
偏差&的量化量论域为
[-7,7]；
[0120] 步骤705、作动器控制器20根据公式笔=< xg对第i次采样时系统簧载质量位移 与非簧载质量位移的偏差ei随时间t的变化率'进行量化，得到偏差ei随时间t的变化率< 的量化量成;其中，为第i次采样时系统簧载质量位移与非簧载质量位移的偏差 ei随时间 t的变化率< 的量化因子的取值方法为：当i = l时，
:偏差ei随时间t的变化率<的量化量葱的论域为[_7,7];
[0121] 步骤706、作动器控制器20对偏差&的量化量E1进行模糊化处理，其具体过程如下：
[0122] 步骤7061、定义偏差ei的量化量Ei的模糊状态集合为{正大、正中、正小、零正、零 负、负小、负中、负大};
[0123] 步骤7062、作动器控制器20根据偏差ei的量化量Ei的三角形隶属函数
计算得到偏差ei的量化量E1对应的模糊状态的 隶属度值trimf·(Ei，a1，b1，C1)，并根据最大隶属度原则确定偏差 ei的量化量Ei对应的模糊状 态，即将偏差ei的量化量E1的隶属度值最大的模糊状态确定为偏差^的量化量Edi应的模 糊状态，且当偏差 ei的量化量E1在两种不同的模糊状态下对应的隶属度值相等时，选取小于 偏差ei的量化量E 1的数据对应的模糊状态为偏差&的量化量E1对应的模糊状态;其中，&1为 偏差ei的量化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形底边左顶点的横坐标，bi为偏差ei的量 化量Ei的三角形隶属函数对应的三角形底边右顶点的横坐标，C1为偏差ei的量化量E i的三 角形隶属函