一种电磁馈能式车辆主动悬架作动器及其控制方法_5

文档序号:9705122阅读:来源:国知局
1 和4、1 和5、1和6、1和7时, 所述模糊控制部分的输出A KPi、Δ Kii和Δ Kdi反模糊化的结果分别为1、_5和-5,1、_4和-4, 1、_3和_3,1、 _2和_2,1、_1和_1,0、0和_1, _1、1和_1,_1、1和3,_1、1和1,_2、2和2, _3、3和3,_ 4、4和4,-5、5和5,-5、5和5,-5、6和6;
[0158] 当偏差ei的量化量Ei和偏差ei随时间t的变化率 < 的量化量式的值分别为2和_7、2 和-6、2和-5、2和-4、2和-3、2和-2、2和-1、2和0、2和 1、2和 2、2和3、2和4、2和5、2和6、2和7 时, 所述模糊控制部分的输出A KPi、Δ Kii和Δ Kdi反模糊化的结果分别为2、-5和-3,2、-4和-3, 2、 _3和_2,2、_2和_2,1、_1 和_1,O、0和_1,O、0和_1,3、3和3,_1、1 和1,_2、2和2,_3、3和2,_4、 4和3,-5、5和3,-5、5和3,-5、6和2;
[0159] 当偏差ei的量化量Ei和偏差ei随时间t的变化率< 的量化量忠的值分别为3和_7、3 和-6、3和-5、3和-4、3和-3、3和-2、3 和-1、3 和0、3和 1、3和 2、3和3、3和4、3 和5、3和6、3和7 时, 所述模糊控制部分的输出A KPi、Δ Kii和Δ Kdi反模糊化的结果分别为3、_5和-1,3、_4和-1, 3、 _3和_1,2、_2和_1,1、_1和 _1,1、_1和_1,1、_1和_1,3、3和3, _1、1和1,_2、2和1,_3、3和1,_ 4、 4和 1,-5、5和 1,-5、5和 1,-5、6和 1;
[0160] 当偏差ei的量化量Ei和偏差ei随时间t的变化率e丨的量化量乾.的值分别为4和_7、4 和_6、4和_5、4和_4、4和_3、4和_2、4和_1、4和0、4和 1、4和 2、4和3、4和4、4和5、4和6、4和7 时, 所述模糊控制部分的输出A KPi、Δ Kii和Δ Kdi反模糊化的结果分别为3、_2和1,2、_2和0, 2、_1和_2,1、 _1和0,0、_1和1,_1、_1和1,_1、 _1和1,_1、1和1,_2、2和2,_3、3和2, _4、4和2,_ 4、4和2,-5、5和2,-5、5和3,-5、6和3;
[0161 ]当偏差ei的量化量Ei和偏差ei随时间t的变化率e丨的量化量乾的值分别为5和_7、5 和-6、5和-5、5和-4、5和-3、5和-2、5 和-1、5 和0、5和 1、5和 2、5和3、5和4、5 和5、5和6、5和7 时, 所述模糊控制部分的输出A Kpi、Δ Kii和Δ Kdi反模糊化的结果分别为3、1和6,2、1和0,1、1 和_3,3、0和0, _1、_1和3,_2、1和3,_3、_1和3, _3、1和3,_3、3和3,_4、4和3,_5、5和3, _5、5和 3,-5、6和3,-5、6和4,-6、6和6;
[0162] 当偏差ei的量化量Ei和偏差ei随时间t的变化率.4的量化量尽;的值分别为6和_7、6 和-6、6和-5、6和-4、6和-3、6和-2、6和-1、6和0、6和 1、6和 2、6和3、6和4、6和5、6和6、6和7 时, 所述模糊控制部分的输出A KPi、Δ Kii和Δ Kdi反模糊化的结果分别为1、0和6,1、0和I,I、1 和1,0、1和1,0、1和4,-2、1和4,-4、1和4,-4、2和4,-4、4和3,-4、4和3,-5、5和3,-5、5和3,-5、 6和3,-5、6和4,-6、6和6;
[0163] 当偏差ei的量化量Ei和偏差ei随时间t的变化率ej的量化量笔的值分别为7和_7、7 和_6、7 和_5、7 和_4、7 和_3、7 和_2、7 和_1、7 和0、7和 1、7和 2、7和3、7 和4、7 和5、7和6、7和7 时, 所述模糊控制部分的输出A KPi、Δ Kii和Δ Kdi反模糊化的结果分别为-1、_1和6,0、0和5,1、 1和5,1、2和 5,1、3和5,-2、3和5,-5、3和5,-5、4和4,-5、5和3,-5、5和3,-5、5和3,-5、5和3,-6、6和3, -6、6和 4,-6、6和 6。
[0164] 具体实施时,步骤7011中所述模糊控制查询表用表格表示为表2:
[0165] 表2模糊控制查询表
[0166]
[0167]以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 一种电磁馈能式车辆主动悬架作动器,其特征在于: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。2. 按照权利要求1所述的一种电磁馈能式车辆主动悬架作动器,其特征在于:所述上吊 耳(1)与活塞杆上端盖(2)螺纹连接。3. 按照权利要求1所述的一种电磁馈能式车辆主动悬架作动器,其特征在于:所述次级 活塞杆(10)的下端螺纹连接在活塞筒下端盖(8)上。4. 按照权利要求1所述的一种电磁馈能式车辆主动悬架作动器,其特征在于:所述活塞 (14)通过螺栓与减振器活塞杆(12)固定连接。5. -种对如权利要求1所述的电磁馈能式车辆主动悬架作动器进行控制的方法,其特 征在于该方法包括以下步骤: 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; 步骤Π 、首先,作动器控制器(20)根据公计算得到第i次采样时的作动器当 前功率值?:,其中,h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)根据公式计算得到第i次采样时的作动 器所需功率值P2,其中,Fi为第i次采样得到的作动器的受力,Vi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P2,当Pi>P 2时,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,根据公式计算得到第i次采样的簧载质量速度所对应的天棚控制下的阻尼文, 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,实现 作动器的半主动控制,其中,为第i次采样得到的簧载质量位移,为第i_l次采样得到 的簧载质量位移,t为时间,为天棚控制阻尼系数;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。6.按照权利要求5所述的方法,其特征在于: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: 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和非簧载质量位移作差,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; 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el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el 随时间t的变化率<; 步骤三、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^进行量化,得到偏差的量化量E1;其中,Κ?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^的量化因子,的取值方法为:当i = l时,;当时·,当时,;时,步骤四、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随时间t的变化率进行量化,得到偏差随时间t的变化率的量化量;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&随时间t 的变化率的量化因子,的取值方法为:当i = l时,;当1>1且时,;当1>1且时,;当i>l且时,;偏差ei随时间t的变化率的量化量的论域为[_7,7]; 步骤五、作动器控制器(20)对偏差ei的量化量按照四舍五入的方法进行整数化,得到偏差ei的量化量E1的整数化结果,并将偏差&的量化量的整数化结果作为模糊控制 的第一个输入; 步骤六、作动器控制器(20)对偏差ei随时间t的变化率< 的量化量式按照四舍五入的 方法进行整数化,得到偏差ei随时间t的变化率4的量化量的整数化结果作为模糊控 制的第二个输入; 步骤七、作动器控制器(20)根据模糊PID控制的第一个输入和模糊控制的第二个输 入乾,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; 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Δ Kdi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;其中为第i_l次采样时控制PID控制部分的比例控制参 数,为第i_l次采样时控制PID控制部分的积分控制参数为第^次采样时 控制PID控制部分的微分控制参数,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1~1 〇,为PID控制部分的积分控制参数的校正速度量且qi的取值为1~10,q D为PI D 控制部分的微分控制参数的校正速度量且的取值为1~10;步骤九、作动器控制器(20)根据公式十算得到作 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。7.按照权利要求6所述的方法,其特征在于: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: 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; 步骤702、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和非簧载质量位移作差,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; 步骤703、作动器控制器(20)根据公另对第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& 随时间t的变化率; 步骤704、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&进行量化,得到偏差&的量化量E1;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的量化因子,的取值方法为:当i = l时, \ JL i -l ,;;偏差的量化量的论域为[-7,7]; 步骤705、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ei随时间t的变化率4进行量化,得到偏差ei随时间t的变化率<的 量化量£:;其中,夂丨为第i次采样时系统簧载质量位移与非簧载质量位移的偏差&随时间t 的变化率 < 的量化因子,寬的取值方法为:当i = l时;当1>1且时,;当1>1且时,;当1>1且时,;偏差ei随时间t的变化率 < 的量化量恋的论域为[-7,7]; 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: 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}; 步骤7 0 6 2、作动器控制器(2 0 )根据偏差e i的量化量E i的三角形隶属函数汁算得到偏差&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,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的量化量匕的数据对应的模糊状态为偏差&的量化量匕对应的模糊状态;其中,ai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,c 1为偏差e i的量化量Ei的三角形隶 属函数对应的三角形上部顶点的横坐标;当模糊状态为正大时,ai = 5,bi = 7,ci = 9;当模糊 状态为正中时,ai = 3,bi = 5,ci = 7;当模糊状态为正小时,ai = l,bi = 3,ci = 5;当模糊状态 为正零时,ai = _l,bi = l,ci = 3;当模糊状态为负零时,ai = -3,bi = _l,ci = l;当模糊状态为 负小时,ai = -5,bi = -3,ci = -1;当模糊状态为负中时,ai = -7,bi = -5,ci = -3;当模糊状态 为负大时,ai = -9,bi = -7,ci = _5; 步骤707、作动器控制器(20)对偏差ei随时间t的变化率g的量化量进行模糊化处理, 其具体过程如下: 步骤7071、定义偏差&随时间t的变化率的量化量的模糊状态集合为{正大、正中、 正小、零正、零负、负小、负中、负大}; 步骤7072、作动器控制器(20)根据偏差ei随时间t的变化率g的量化量的三角形隶属 函数计算得到偏差ei随时间t的变化率 < 的量 化量笔对应的模糊状态的隶属度值,并根据最大隶属度原则确定偏差ei 随时间t的变化率的量化量对应的模糊状态,且当偏差ei随时间t的变化率的量化量*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&随时间t的变化率$ 的量化量的数据对应的模糊状态为偏差&随时间t的变化率<的量化量虞对应的模糊
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