一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器及其控制方法与流程

本发明属于汽车悬架系统
技术领域：
，尤其涉及一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器及其控制方法。
背景技术：
：当车辆行驶在不平路面时，由路面的颠簸、车辆的加减速、转向等激励引起的振动能量，占到车身振动能量损耗的很大一部分，但却一直未被重视，该部分能量主要由车辆减振器将其转化为热能耗散在大气中，如果能够将这些振动能量加以回收利用，则可以有效地降低汽车能耗，从而达到节约能源的目的。主动悬架可以有效控制车身姿态，大大提高车身的舒适性及通过性，但目前传统的主动悬架由于其能耗过大，限制了其在市场上的发展。将主动悬架与馈能型悬架有机的融合，是当今主动悬架发展的趋势。目前，车辆悬架系统主要有被动悬架、半主动悬架和主动悬架。被动悬架由于刚度阻尼等参数是不变的，因此汽车减振效果受限；主动悬架利用可控制作动器，可以实时根据路况改变悬架的刚度和阻尼，以提高车辆的平顺性和操纵稳定性，但主动悬架能耗大，车辆的燃油经济性较差。主动悬架主要依赖外界能源供给来实现减振效果，一直是制约主动悬架技术发展的重要问题，且当主动悬架作动器发生故障或失效时，其固有阻尼小，安全难以保障。技术实现要素：本发明的目的是提供一种能耗小、减振效果好且安全可靠的复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器，包括作动器本体，储油缸筒，工作缸筒，位于储油缸筒内，其上端口与储油缸筒上端口连接；电磁阀，与储油缸筒的外侧壁连接，通过穿过储油缸筒侧壁和工作缸筒侧壁的上软管与工作缸筒内腔连通，通过穿过储油缸筒侧壁的下软管与储油缸筒内腔连通；动力传输机构，与工作缸筒和储油缸筒的上端连接，其下端延伸至工作缸筒内，并与工作缸筒内侧壁滑动连接；作动器控制系统，与作动器本体连接；用于获取作动器本体状态数据信息，根据获取的数据新进行计算和分析，并发出控制指令调整电磁阀和动力传输机构，从而调整作动器本体状态。所述的工作缸筒外下底面连接有补偿阀，工作缸筒内下底面连接有压缩阀；储油缸筒上端口通过油封与工作缸筒上端口侧壁连接；储油缸筒上端口和工作缸筒上端口通过上油封与作动器压盖连接；工作缸筒和储油缸筒之间填充有液压油。所述的动力传输机构的下端是活塞，活塞位于工作缸筒的腔体内，活塞的上下表面分别连接有伸张阀和流通阀，活塞的侧壁与工作缸筒的内侧壁滑动连接，活塞上表面的中心与活塞杆的下表面垂直连接，活塞杆的上端穿过与作动器压盖及上油封连接的作动器上壳体与导向滑块下表面固定连接在作动器上壳体内，导向滑块的上表面垂直固定连接有齿条，齿条啮合连接有齿轮，与齿轮可拆卸连接的齿轮轴穿过作动器上壳体侧壁，并通过联轴器与作动器控制系统连接，齿轮轴与作动器上壳体通过轴承盖连接；作动器上壳体的内侧下底面连接有上壳体油封。所述的活塞将工作缸筒的内腔分隔为位于活塞上部的工作上腔和位于活塞下部的工作下腔，所述工作上腔和工作下腔内均设置有液压油；齿轮是通过键与输出轴连接。所述的电磁阀上端连接的上软管，是穿过储油缸筒侧壁通过内部加有密封件的上紧固螺栓连接至工作缸筒腔体内，所述电磁阀下端连接的下软管，是通过内部加有密封件的下紧固螺栓连接至储油缸筒腔体内。所述的作动器控制系统包括作动器控制器、簧载质量加速度传感器、非簧载质量加速度传感器、车身速度移传感器、电机、电机驱动器、逆变电路、整流滤波电路、dc/dc转换电路、超级电容、第一继电器、第二继电器、电磁阀驱动器和电流传感器；所述控制器包括ad模块、i/o模块和pwm模块，ad模块的输入端分别与簧载质量加速度传感器、非簧载质量加速度传感器、车身速度移传感器和电流传感器的输出端连接；电流传感器的输入端与作动器本体中的电磁阀输出端连接，电磁阀的输入端与电磁阀驱动器的输出端连接，电磁阀驱动器的输入端与pwm模块的输出端连接；pwm模块的输出端还与电机驱动器的输入端连接，电机驱动器的输出端分别与第一继电器和逆变电路的输入端连接；逆变电路的输出端与电机连接；第一继电器的输出端与i/o模块的输入端连接；电机还与整流滤波电路的输出端连接；整流滤波电路的输入端与第二继电器的输出端连接，第二继电器的输入端分别与i/o模块和dc/dc转换电路连接，dc/dc转换电路通过超级电容与作动器控制器连接。所述的储油缸筒底部连接有下吊耳，下吊耳上端穿过储油缸筒筒底并通过在储油缸筒腔体内的紧固件可拆卸连接，下吊耳与储油缸筒底部下表面之间连接有调整垫片，紧固件与储油缸筒底部上表面之间连接有储油缸筒密封垫片；所述的动力传输机构的上端连接有防尘罩，防尘罩的上表面固定连接有上吊耳。一种如权利要求复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器的控制方法，包括以下步骤：步骤一：实时检测数据作动器控制系统中的簧载质量加速度传感器对簧载质量加速度进行实时检测；非簧载质量加速度传感器对非簧载质量加速度进行实时检测；车身速度传感器对车身速度进行实时检测；电流传感器对电磁阀减振器的输入电流进行实时检测；步骤二：周期采样作动器控制器分别对步骤一中实时检测簧载质量加速度、非簧载质量加速度、车身速度的数据进行周期性采样；并将第i次采样得到的非簧载质量加速度记作a1i，将第i次采样得到的簧载质量加速度记作a2i，其中，i的取值为非零自然数；步骤三：作动器控制器进行信号分析处理作动器控制器的ad模块对步骤二中获取的第i次采样得到的簧载质量加速度信号大小进行分析处理，当a2i≥2m/s2时，进入步骤四；当簧载质量加速度a2i＜2m/s2，进入步骤五；步骤四：作动器控制器对作动器本体进行主动控制作动器控制器对电磁阀进行阻尼控制，作动器控制器控制启动电机，从而控制齿轮齿条动力传输机构对车身姿态进行调整；步骤五：作动器控制器对作动器本体进行馈能控制控制器对电磁阀进行半主动控制；动力传输机构进行随动运动，电机旋转，产生电能，所产生的电能储存在超级电容中。所述的步骤四的具体实施过程如下：首先：作动器控制器的ad模块对第i次采样得到的簧载质量加速度a2i、非簧载质量加速度a1i进行分析处理，得到第i次采样对应的车辆悬架理想主动控制力f1i；作动器控制器的pwm模块计算得到第i次采样时电机的电流ii，根据得到电机实际输出的主动力f2i；然后，作动器控制器的pwm模块，控制电磁阀驱动器驱动电磁阀保持一恒定开度，提供一恒定不变的阻尼力fg；再者，作动器控制器控制电磁阀驱动器驱动电磁阀，使电磁阀保持固定开度，提供一个固定阻尼fg；作动器控制器的i/o模块控制第一继电器接通，第二继电器处于未接通状态，超级电容给控制器供电，所述控制器计算得到一作动器本体理想主动力f1i，并计算得到与之对应的电机的电流ii，所述控制器的pwm模块输出pwm信号，控制电机驱动器与逆变电路驱动电机工作，输出一实际主动力f2i，使f2i+fg＝f1i；齿轮齿条动力传输机构进行主动控制时，得到主动控制力的具体过程为：首先，所述电机对齿轮齿条动力传输机构进行主动控制；所述控制器根据单轮簧载质量ms，单轮非簧载质量mu，不平路面所引起的输入xt，非簧载质量位移xu，簧载质量位移xs，轮胎刚度kt，弹簧刚度ks，减振器阻尼系数cs，作动器输出的理想主动力f1i，利用牛顿运动定律，建立车辆行驶振动微分方程为：所述控制器选取为簧载质量加速度，xs-xu为悬架动挠度，kt(xu-xt)为轮胎动载荷，为非簧载质量速度，为簧载质量速度；xu-xt为轮胎动变形，得到状态向量和输出向量分别为：所述控制器建立车辆二自由度悬架状态方程：式中：a、b、c、d分别表示状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵、传递矩阵。所述控制器建立理想天棚阻尼控制系统，作为参考模型，选取xsr为理想天棚阻尼系统的簧载质量位移，csky为天棚阻尼系数，所述控制器建立理想天棚阻尼系统动力学方程：所述控制器选取系统状态变量输入变量定义簧载质量速度误差、簧载质量位移误差以及位移误差的积分为广义误差矢量e，其导数为：定义与参考模型之间的广义误差空间状态方程为：所述控制器(32)采用极点配置法设计切换平面：s＝cte(8)式中s为切换平面，c为系数矩阵，所述控制器(32)计算得切换平面导数为：为保证广义误差滑模面的渐近稳定性，必须使滑模运动方程的全部特征根位于复平面左半平面上，令c1＝1，可求得c2＝10，c3＝31.25。所述控制器采用指数趋近律，可得：式中：-kε是指数趋近项，是影响滑模控制抖振与趋近速度的系数，所述控制器可得基于模型参考的滑模控制器所得到的理想主动力为：f1i＝msεsgn(s)+msks+cskyxsr+(msc2-cs)e1+(msc3-ks)e2(11)所述控制器根据电机实际转速ω与给定转速ωr的差值进行调节，建立误差方程：e(t)＝ωr-ω(12)为了更好的消除抖振，在切换函数中引入积分项，则滑模面切换函数为：无刷直流电机电磁转矩方程：式中：ea、eb、ec为三相定子反电势；ia、ib、ic为三相定子电流。无刷直流电机运动方程表示电磁转矩、转速之间、负载转矩之间的关系组成：式中：tl为负载转矩；b为阻尼系数；j为转动惯量。在三相星形连接的无刷直流电机中，只有两项导通，且电流等大反向，式(14)可简化为：te＝kti(16)kt为电机转矩系数，i为稳态时的相电流，所述控制器可计算得到：系统处于滑模面时，所述控制器可计算得到滑模面变化式：所述控制器可推导出控制器输出相电流：为了解决抖振问题，采用饱和函数替换上式中的sgn(s)，其中δ为滑模面的边界层厚度，由电流id得到电机与之对应的实际转速ω，电机通过齿轮轴连接齿轮，所以齿轮的转速也为ω，若齿轮半径为d，则其线速度vc＝2πdω，所述齿轮线速度等于齿条的线速度，求导得到齿条的加速度根据牛顿第二定律可得输出实际主动力f2i＝mvc；其次，所述电磁阀进行阻尼控制，开度不变，提供一保持不变的阻尼力fg；所述的步骤五中，作动器控制器对作动器本体进行馈能控制的具体过程为：首先，作动器控制器对作动器本体进行馈能控制的具体过程为：作动器控制器的i/o模块控制第二继电器通电，第一继电器关断，所述无刷直流电机产生的电能经整流滤波电路将交流电转化为单向直流电，后经dc/dc转换电路升压后向超级电容组充电，实现了振动能量的回收；通过给所述电磁阀一定的电流，控制电磁阀阀芯开口的大小，从而调节活塞上下腔液压油的压力，实现作动器本体的半主动控制；其次，所述作动器控制器对电磁阀进行天棚控制，控制器的pwm模块控制电磁阀驱动器，从而驱动电磁阀，电流传感器对电磁阀的输入电流进行实时检测，将此型号输入控制器的ad模块，此时，电磁阀根据输入电流ii的大小调节电磁阀阀芯的开度，提供一个实时可变的阻尼力；所述的电磁阀半主动控制的具体过程为：所述控制器的ad模块采集得到的簧载质量加速度a2i和非簧载质量加速度a1i，对其积分得到簧载质量速度v2i和非簧载质量速度v1i，根据公式fi＝－csky·a2i计算得到第i次采样对应的车辆悬架天棚控制下的阻尼力fi，车速传感器对其第i次采样得到的车速信号vi大小进行分析，电流传感器对电磁阀减振器的输入电流进行采集，并对其第i次采样得到的路面位移信号进行分析，对第i次采样得到的电流ii大小进行分析，作动器控制器根据公式计算得到电磁阀减振器在该速度vi下所需的输入电流ii，进而调节电磁阀的开度，进而实现对所述车辆作动器本体阻尼力大小的实时调节；其中，bj为阻尼力拟合的常数项系数，cj为阻尼力拟合的一次项系数。所述的恒定开度与电流、提供的阻尼力的关系是x＝0.3568i2－0.1049i+0.0246有益效果：1、本发明将齿轮齿条动力传输机构和电磁阀式阻尼连续可调减振器合理集成，是一种集振动能量回收与阻尼力控制功能为一体的车辆新型减振器，其结构紧凑，体积小，易于安装。2、本发明的复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器使用时，能够在主动控制和馈能模式之间切换，不仅提高悬架减振效果，还能对振动能量进行回收。3、本发明在主动控制模式下提出一种双滑模控制策略，外环滑模控制器对悬架作动器整体作用，得到理想主动力，内环电机滑模控制器对无刷直流电机作用，得到实际输出主动力。控制外环通过对系统变量的跟踪，由外环滑模控制器计算出理想条件下的最优主动控制力，控制内环检测无刷直流电机的传感器信号，通过滑模控制器实现对电机转速、电流的控制，实时控制其电磁转矩的输出，在任意理想主动力下，由控制器输出与之对应的pwm信号驱动无刷直流电机，使控制内环输出的实际主动力对外环计算所得的理想主动力进行跟踪。4、本发明在馈能模式下采用天棚控制策略对电磁阀进行半主动控制，提供一实时可变的阻尼。5、本发明的复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器采用滑模控制，滑模控制的滑动模态对加给系统的干扰和系统摄动具有完全的自适应性，能保证系统按照预定的滑模面进行工作，十分适用于车辆悬架系统，该控制工作稳定性、可靠性高，不易发生故障，无需经常维护维修。6、当作动器控制器发生故障时，系统工作在被动模式，它与传统的普通悬架实现的功能相同，其阻尼力为粘滞阻尼力。防止系统失效造成减振系统瘫痪而恶化车辆行驶平顺性和操作稳定性。7、本发明集成化程度高，实用性强，使用效果好，便于市场推广。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明液电集成式自供能主动悬架作动器的结构示意图；图2为本发明作动器控制器系统框图。图中，1-下吊耳；2-调整垫片；3-储油缸筒密封垫；4-紧固螺母；5-压缩阀；6-流通阀；7-活塞；8-储油缸筒；9-油封；10-上壳体油封；11-联轴器；12-电机；13-轴承盖；14-防尘罩；15-上吊耳；16-齿条；17-作动器上壳体；18-齿轮；19-齿轮轴；20-导向滑块；21-活塞杆；22-作动器压盖；23-上油封；24-上紧固螺栓；25-上软管；26-工作缸筒；27-伸张阀；28-电磁阀；29-下软管；30-补偿阀；31-下紧固螺栓；32-作动器控制器；321-ad模块；322-i/o模块；323-pwm模块；33-簧载质量加速度传感器；34-非簧载质量加速度传感器；35-车身速度传感器；36-第一继电器；37-第二继电器；38-电机驱动器；39-逆变电路；40-超级电容；41-dc/dc转换电路；42-电磁阀驱动器；43-电流传感器；44-整流滤波电路具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。实施例一：如图1、图2所示的一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器，包括作动器本体，储油缸筒8，工作缸筒26，位于储油缸筒8内，其上端口与储油缸筒8上端口连接；电磁阀28，与储油缸筒8的外侧壁连接，通过穿过储油缸筒8侧壁和工作缸筒26侧壁的上软管25与工作缸筒26内腔连通，通过穿过储油缸筒8侧壁的下软管29与储油缸筒8内腔连通；动力传输机构，与工作缸筒26和储油缸筒8的上端连接，其下端延伸至工作缸筒26内，并与工作缸筒26内侧壁滑动连接；作动器控制系统，与作动器本体连接；用于获取作动器本体状态数据信息，根据获取的数据新进行计算和分析，并发出控制指令调整电磁阀28和动力传输机构，从而调整作动器本体状态。在实际使用时，作动器控制系统将获取的实时数据，周期性的进行采集和分析计算，并控制数据输出给作动器本体的动力传输机构和电磁阀28，从而改变车身姿态，提高车身的舒适性及通过性。本发明将齿轮齿条动力传输机构和电磁阀式阻尼连续可调减振器合理集成，是一种集振动能量回收与阻尼力控制功能为一体的车辆新型减振器，其结构紧凑，体积小，易于安装。本发明的复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器使用时，能够在主动控制和馈能模式之间切换，不仅提高悬架减振效果，还能对振动能量进行回收。本发明在馈能模式下采用天棚控制策略对电磁阀进行半主动控制，提供一实时可变的阻尼。当作动器控制器发生故障时，系统工作在被动模式，它与传统的普通悬架实现的功能相同，其阻尼力为粘滞阻尼力。防止系统失效造成减振系统瘫痪而恶化车辆行驶平顺性和操作稳定性。本发明集成化程度高，实用性强，使用效果好，便于市场推广。本实施例中的电磁阀28是比例电磁阀。实施例二：如图1所示的一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器，与实施例一不同之处在于：所述的工作缸筒26外下底面连接有补偿阀30，工作缸筒26内下底面连接有压缩阀5；储油缸筒8上端口通过油封9与工作缸筒26上端口侧壁连接；储油缸筒8上端口和工作缸筒26上端口通过上油封23与作动器压盖22连接；工作缸筒26和储油缸筒8之间填充有液压油。油封9和油封23的设置，保证了设备在密封状态下的良好工作状态。在本实施例中，所述的油封(9)是o型油封。油封9采用o型油封，既能够达到较好的密封效果，又因为o型油封9是常用密封部件，比较廉价，降低了设备成本。实施例三：如图1所示的一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器，与实施例一不同之处在于：所述的动力传输机构的下端是活塞7，活塞7位于工作缸筒26的腔体内，活塞7的上下表面分别连接有伸张阀27和流通阀6，活塞7的侧壁与工作缸筒26的内侧壁滑动连接，活塞7上表面的中心与活塞杆21的下表面垂直连接，活塞杆21的上端穿过与作动器压盖22及上油封23连接的作动器上壳体17与导向滑块20下表面固定连接在作动器上壳体17内，导向滑块20的上表面垂直固定连接有齿条16，齿条16啮合连接有齿轮18，与齿轮18可拆卸连接的齿轮轴19穿过作动器上壳体17侧壁，并通过联轴器11与作动器控制系统连接，齿轮轴19与作动器上壳体17通过轴承盖13连接；作动器上壳体17的内侧下底面连接有上壳体油封10。上壳体油封10的设置保证了良好的密封性。本实施例中的齿条16直接加工在一个轴上，使得设备安装方便且稳固性得到加强。本实施例中的上油封23采用的是斯密特油封。实施例四：如图1所示的一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器，与实施例二不同之处在于：所述的活塞7将工作缸筒26的内腔分隔为位于活塞7上部的工作上腔和位于活塞7下部的工作下腔，所述工作上腔和工作下腔内均设置有液压油；齿轮18是通过键与输出轴固定连接。在实际使用时，本发明的技术方案，是设备始终处于较好的工作状态；齿轮18是用键固定在齿轮输出轴19上，能够方便的进行安装和拆卸。实施例五：如图1、图2所示的一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器，与实施例二不同之处在于：所述的电磁阀28上端连接的上软管25，是穿过储油缸筒8侧壁通过内部加有密封件的上紧固螺栓24连接至工作缸筒26腔体内，所述电磁阀28下端连接的下软管29，是通过内部加有密封件的下紧固螺栓31连接至储油缸筒8腔体内。在实际使用时，本发明的结构设置，保证了部件连接间的密封性。实施例六：如图2所示的一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器，与实施例二不同之处在于：所述的作动器控制系统包括作动器控制器32、簧载质量加速度传感器33、非簧载质量加速度传感器34、车身速度移传感器35、电机12、电机驱动器38、逆变电路39、整流滤波电路44、dc/dc转换电路41、超级电容40、第一继电器36、第二继电器37、电磁阀驱动器42、电磁阀28和电流传感器43；所述控制器32包括ad模块32-1、i/o模块32-2和pwm模块32-3，ad模块32-1的输入端分别与簧载质量加速度传感器33、非簧载质量加速度传感器34、车身速度移传感器35和电流传感器43的输出端连接；电流传感器43的输入端与作动器本体中的电磁阀28输出端连接，电磁阀28的输入端与电磁阀驱动器42的输出端连接，电磁阀驱动器42的输入端与pwm模块32-3的输出端连接；pwm模块32-3的输出端还与电机驱动器38的输入端连接，电机驱动器38的输出端分别与第一继电器36和逆变电路39的输入端连接；逆变电路39的输出端与电机12连接；第一继电器36的输出端与i/o模块32-2的输入端连接；电机12还与整流滤波电路44的输出端连接；整流滤波电路44的输入端与第二继电器37的输出端连接，第二继电器37的输入端分别与i/o模块32-2和dc/dc转换电路41连接，dc/dc转换电路41通过超级电容40与作动器控制器32连接。本发明的结构设置，使作动器控制系统在主动控制模式下提供双滑模控制策略。本发明在馈能模式下采用天棚控制策略对电磁阀进行半主动控制，提供一实时可变的阻尼。本发明采用滑模控制，滑模控制的滑动模态对加给系统的干扰和系统摄动具有完全的自适应性，能保证系统按照预定的滑模面进行工作，十分适用于车辆悬架系统，该控制工作稳定性、可靠性高，不易发生故障，无需经常维护维修。本发明当作动器控制器发生故障时，系统工作在被动模式，它与传统的普通悬架实现的功能相同，其阻尼力为粘滞阻尼力。防止系统失效造成减振系统瘫痪而恶化车辆行驶平顺性和操作稳定性。从而保证了控制工作的稳定性和可靠性。本实施例中的电机12是无刷直流电机。所述控制器32采用ti公司生产的tms320f28335控制芯片，实施例七：如图1所示的一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器，与实施例二不同之处在于：所述的储油缸筒8底部连接有下吊耳1，下吊耳1上端穿过储油缸筒8筒底并通过在储油缸筒8腔体内的紧固件可拆卸连接，下吊耳1与储油缸筒8底部下表面之间连接有调整垫片2，紧固件与储油缸筒8底部上表面之间连接有储油缸筒密封垫片3；所述的动力传输机构的上端连接有防尘罩14，防尘罩14的上表面固定连接有上吊耳15。在实际使用时，本发明的设计方案，方便装置的安装和使用。实施例八：如图1和图2所示的一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器的控制方法，包括以下步骤：步骤一：实时检测数据作动器控制系统中的簧载质量加速度传感器33对簧载质量加速度进行实时检测；非簧载质量加速度传感器34对非簧载质量加速度进行实时检测；车身速度传感器35对车身速度进行实时检测；电流传感器43对电磁阀28减振器的输入电流进行实时检测；步骤二：周期采样作动器控制器32分别对步骤一中实时检测簧载质量加速度、非簧载质量加速度、车身速度的数据进行周期性采样；并将第i次采样得到的非簧载质量加速度记作a1i，将第i次采样得到的簧载质量加速度记作a2i，其中，i的取值为非零自然数；步骤三：作动器控制器进行信号分析处理作动器控制器32的ad模块32-1对步骤二中获取的第i次采样得到的簧载质量加速度信号大小进行分析处理，当a2i≥2m/s2时，进入步骤四；当簧载质量加速度a2i＜2m/s2，进入步骤五；步骤四：作动器控制器32对作动器本体进行主动控制作动器控制器32对电磁阀28进行阻尼控制，作动器控制器32控制启动电机12，从而控制齿轮齿条动力传输机构对车身姿态进行调整；步骤五：作动器控制器32对作动器本体进行馈能控制控制器32对电磁阀28进行半主动控制；动力传输机构进行随动运动，电机12旋转，产生电能，所产生的电能储存在超级电容40中。在实际使用时，根据iso2631—1:1997(e)标准规定，对于乘用车辆，一般取6-9w作为人体平均吸收功率上限值，才能保证乘员在长时间行驶中的舒适性。参考汽车理论与国内外文献，本实施例选取人体平均吸收功率的上限值为6w。人体平均吸收功率值pav根据公式：其中f(t)为人体输入力；v(t)为人体输入速度；t为采样时间。人体平均吸收功率值pav与簧载质量加速度均方根值σ2存在以下近似关系式：pav＝0.5591σ22+1.8265σ2－0.29989，根据此式，当pav为6w时，簧载质量加速度均方根值σ2约为2m/s2，因此设定簧载质量加速度绝对值的阈值为2m/s2。当车辆行驶在较差路面时，簧载质量加速度传感器33对簧载质量加速度进行采集，所述作动器控制器32的ad模块32-1对其第i次采样得到的簧载质量加速度信号大小进行分析处理，当a2i≥2m/s2时，车辆不能满足舒适性要求，作动器本体处于主动工作模式，作动器控制器32对作动器本体进行主动控制，此时所述控制器32对无刷直流电机12进行主动控制，从而控制齿轮齿条动力传输机构对车身姿态进行控制，所述控制器32对电磁阀28进行阻尼控制；其中，作动器控制器32对作动器本体进行主动控制的具体过程为：首先，作动器控制器32的ad模块32-1对第i次采样得到的簧载质量加速度a2i、非簧载质量加速度a1i进行分析处理，根据模型参考的滑模变结构控制算法计算得到第i次采样对应的车辆悬架理想主动控制力f1i；作动器控制器32的pwm模块32-3计算得到第i次采样时无刷直流电机12的电流ii，根据无刷直流电机滑模变结构计算公式得到电机实际输出的主动力f2i；然后，所述作动器控制器32的pwm模块32-3，控制电磁阀驱动器42驱动电磁阀28保持恒定开度，从而提供恒定不变的阻尼力fg；再者，作动器控制器32控制电磁阀驱动器42驱动电磁阀28，使电磁阀28保持固定开度，提供一个固定阻尼fg；作动器控制器32的i/o模块32-2控制第一继电器36接通，第二继电器37处于未接通状态，超级电容40给控制器32供电，所述控制器32计算得到一作动器本体理想主动力f1i，并计算得到与之对应的无刷直流电机12的电流ii，所述控制器32的pwm模块32-3输出pwm信号，控制电机驱动器38与逆变电路39驱动无刷直流电机12工作，输出一实际主动力f2i，使f2i+fg＝f1i，具体的工作过程为：当作动器本体处于压缩运动状态时，作动器控制器32的pwm模块32-3驱动电机驱动器38驱动直流无刷电机12旋转带动齿轮轴19和齿轮18旋转，齿轮18啮合带动齿条16向下移动，从而带动活塞杆21下端的活塞7下移，所述活塞7下腔容积减小，活塞7下腔内的压力升高，流通阀27全开，所述活塞下腔内的油液经流通阀27流到活塞7上腔内，由于活塞7上腔被活塞杆21占去一部分容积，活塞上腔增大面积小于下腔减小的面积，压缩阀30打开，使所述活塞下腔内的部分油液经压缩阀30流进储液缸筒8，从而产生压缩阻尼，此时作动器本体提供向下的主动控制力并传递给车身；当作动器本体处于伸张运动状态时，作动器控制器32的pwm模块32-3驱动电机驱动器38驱动直流无刷电机12旋转带动齿轮轴19和齿轮18旋转，齿轮18啮合带动齿条16向上移动，从而带动活塞杆21下端的活塞7上移，所述活塞7上腔容积减小，活塞7上腔内的压力升高，复原阀6全开，所述活塞上腔内的油液经复原阀6流到活塞7下腔内，由于所述活塞上腔被活塞杆29占去一部分容积，活塞上腔减小的容积小于活塞下腔增大的容积，所述活塞下腔会形成一定的真空，补偿阀5打开，此时储液缸筒8内的部分油液经补偿阀5流进所述活塞下腔，从而产生复原阻尼，此时作动器本体提供向上的主动控制力并传递给车身，实现主动控制。其中，齿轮齿条动力传输机构进行主动控制时，得到主动控制力的具体过程为：首先，所述无刷直流电机12对齿轮齿条动力传输机构进行主动控制。所述控制器32根据单轮簧载质量ms，单轮非簧载质量mu，不平路面所引起的输入xt，非簧载质量位移xu，簧载质量位移xs，轮胎刚度kt，弹簧刚度ks，减振器阻尼系数cs，作动器输出的理想主动力f1i，利用牛顿运动定律，建立车辆行驶振动微分方程为：所述控制器32选取为簧载质量加速度，xs-xu为悬架动挠度，kt(xu-xt)为轮胎动载荷，为非簧载质量速度，为簧载质量速度；xu-xt为轮胎动变形，得到状态向量和输出向量分别为：所述控制器32建立车辆二自由度悬架状态方程：式中：a、b、c、d分别表示状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵、传递矩阵。所述控制器32建立理想天棚阻尼控制系统，作为参考模型，选取xsr为理想天棚阻尼系统的簧载质量位移，csky为天棚阻尼系数，所述控制器32建立理想天棚阻尼系统动力学方程：所述控制器32选取系统状态变量输入变量定义簧载质量速度误差、簧载质量位移误差以及位移误差的积分为广义误差矢量e，其导数为：定义与参考模型之间的广义误差空间状态方程为：所述控制器32采用极点配置法设计切换平面：s＝cte(8)式中s为切换平面，c为系数矩阵，所述控制器32计算得切换平面导数为：为保证广义误差滑模面的渐近稳定性，必须使滑模运动方程的全部特征根位于复平面左半平面上，令c1＝1，可求得c2＝10，c3＝31.25。所述控制器32采用指数趋近律，可得：式中：-kε是指数趋近项，是影响滑模控制抖振与趋近速度的系数，所述控制器可得基于模型参考的滑模控制器所得到的理想主动力为：f1i＝msεsgn(s)+msks+cskyxsr+(msc2-cs)e1+(msc3-ks)e2(11)所述控制器32根据电机实际转速ω与给定转速ωr的差值进行调节，建立误差方程：e(t)＝ωr-ω(12)为了更好的消除抖振，在切换函数中引入积分项，则滑模面切换函数为：无刷直流电机电磁转矩方程：式中：ea、eb、ec为三相定子反电势；ia、ib、ic为三相定子电流。无刷直流电机运动方程表示电磁转矩、转速之间、负载转矩之间的关系组成：式中：tl为负载转矩；b为阻尼系数；j为转动惯量。在三相星形连接的无刷直流电机中，只有两项导通，且电流等大反向，式(14)可简化为：te＝kti(16)kt为电机转矩系数，i为稳态时的相电流，所述控制器(32)可计算得到：系统处于滑模面时，所述控制器32可计算得到滑模面变化式：所述控制器可推导出控制器(32)输出相电流：为了解决抖振问题，采用饱和函数替换上式中的sgn(s)，其中δ为滑模面的边界层厚度，由电流id得到无刷直流电机12与之对应的实际转速ω，电机12通过齿轮轴19连接齿轮18，所以齿轮的转速也为ω，若齿轮18半径为d，则其线速度vc＝2πdω，所述齿轮18线速度等于齿条16的线速度，求导得到齿条16的加速度根据牛顿第二定律可得输出实际主动力f2i＝mvc；其次，所述电磁阀28进行阻尼控制，开度不变，提供一保持不变的阻尼力fg；作动器控制器32对作动器本体进行馈能控制的具体过程为：首先，作动器控制器32的i/o模块32-3控制第二继电器37通电，第一继电器36关断，所述无刷直流电机12产生的电能经整流滤波电路44将交流电转化为单向直流电，后经dc/dc转换电路41升压后向超级电容组40充电，实现了振动能量的回收，具体的工作过程为：车身形式在不平路面时，带动活塞杆21上下移动，从而带动齿条16上下移动，齿轮18与齿条16相互啮合，所述齿条16带动齿轮18旋转，通过齿轮轴19带动无刷直流电机12旋转，此时无刷直流电机12作为发电机，产生感应交流电流，感应交流电流经过整流滤波电路44将交流电整流为稳定的直流电，然后经dc-dc转换电路41升压后向超级电容组44充电，完成能量回收；通过给所述电磁阀28一定的电流，控制电磁阀28阀芯开口的大小，从而调节活塞7上下腔液压油的压力，实现作动器本体的半主动控制；其次，所述作动器控制器32对电磁阀28进行天棚控制，控制器32的pwm模块32-3控制电磁阀驱动器42，从而驱动电磁阀28，电流传感器43对比例电磁阀的输入电流进行实时检测，将此型号输入控制器32的ad模块32-1，此时，电磁阀根据输入电流ii的大小调节电磁阀阀芯的开度，提供一个实时可变的阻尼力；所述的电磁阀28半主动控制的具体过程为：所述控制器32的ad模块32-1采集得到的簧载质量加速度a2i和非簧载质量加速度a1i，对其积分得到簧载质量速度v2i和非簧载质量速度v1i，根据公式fi＝－csky·a2i计算得到第i次采样对应的车辆悬架天棚控制下的阻尼力fi，车速传感器35对其第i次采样得到的车速信号vi大小进行分析，电流传感器43对电磁阀减振器的输入电流进行采集，并对其第i次采样得到的路面位移信号进行分析，对第i次采样得到的电流ii大小进行分析，作动器控制器32根据公式计算得到电磁阀减振器在该速度vi下所需的输入电流ii，进而调节比例电磁阀的开度，进而实现对所述车辆作动器本体阻尼力大小的实时调节；其中，bj为阻尼力拟合的常数项系数，cj为阻尼力拟合的一次项系数。本实施例中csky的取值为2000n·s/m，bj取值为500～1.5×106，cj取值为-1×106～-500。实施例九：如图1和图2所示的一种复合式阻尼可调馈能型主动悬架作动器的控制方法，与实施例八不同之处在于：所述的恒定开度与电流、提供的阻尼力的关系是x＝0.3568i2－0.1049i+0.0246在实际使用时，开度一般是通过电磁阀特性试验获得。本实施例通过试验得到电流与节流阀开度关系表控制电流(a)0.30.40.50.61.7节流阀开度(mm)0.02560.03990.05980.09120.8775通过拟合得到电磁阀开度公式与电流公式：x＝0.3568i2－0.1049i+0.0246综上所述，本发明通过齿轮齿条动力传输机构和电磁阀式阻尼连续可调减振器合理集成，提供了一种集振动能量回收与阻尼力控制功能为一体的车辆新型减振器，其结构紧凑，体积小，易于安装。本发明使用时，能够在主动控制和馈能模式之间切换，不仅提高悬架减振效果，还能对振动能量进行回收。本发明在主动控制模式下提出一种双滑模控制策略，外环滑模控制器对作动器本体整体作用，得到理想主动力，内环电机滑模控制器对无刷直流电机作用，得到实际输出主动力。控制外环通过对系统变量的跟踪，由外环滑模控制器计算出理想条件下的最优主动控制力，控制内环检测无刷直流电机的传感器信号，通过滑模控制器实现对电机转速、电流的控制，实时控制其电磁转矩的输出，在任意理想主动力下，由控制器输出与之对应的pwm信号驱动无刷直流电机，使控制内环输出的实际主动力对外环计算所得的理想主动力进行跟踪。本发明在馈能模式下采用天棚控制策略对电磁阀进行半主动控制，提供一实时可变的阻尼。本发明采用滑模控制，滑模控制的滑动模态对加给系统的干扰和系统摄动具有完全的自适应性，能保证系统按照预定的滑模面进行工作，十分适用于车辆悬架系统，该控制工作稳定性、可靠性高，不易发生故障，无需经常维护维修。当作动器控制器发生故障时，系统工作在被动模式，它与传统的普通悬架实现的功能相同，其阻尼力为粘滞阻尼力。防止系统失效造成减振系统瘫痪而恶化车辆行驶平顺性和操作稳定性。本发明集成化程度高，实用性强，使用效果好，便于市场推广。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。以上所述，近视本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。当前第1页12