[发明专利]用于主动悬架动力学性能和能耗优化的控制方法

说明书

本发明提供一种用于主动悬架动力学性能和能耗优化的控制方法，具体过程为：确定电机工作在的三个区域，确定电机工作在区域Ⅰ、区域Ⅱ及区域Ⅲ时所对应的系统能量平衡方程，并进一步确定能量平衡方程中的修正因子；根据所述能量平衡方程及修正因子，确定电机工作在各区域下的电机输出控制力的范围[F_emin,F_emax]；当所需的最优控制力F_c处于控制力范围内时，输出最优控制力F_e＝F_c，当所需的最优控制力F_c大于最大控制力时，输出最大控制力F_e＝F_emax，当所需最优控制力F_c小于最小控制力时，输出最小控制力F_e＝F_emin。本发明可以有效改善主动悬架车辆系统动力学特性和系统能耗的兼容性，从而在符合驾驶员要求的前提下，实现电机在其各个工作区域内工作效率的最大化。

技术领域

本发明提出一种用于主动悬架动力学性能和能耗优化的控制方法，尤其针对主动悬架动力学特性和系统能耗进行综合优化，属于车辆控制技术领域。

技术背景

目前，主动悬架系统可以利用电机输出主动控制力的特性，对车辆的主动侧倾和安全控制提供一种有效的保障途径，同时可以利用电机自身的工作特性回收系统的振动能量，从而提高能量的利用率。

一方面，主动悬架的应用可以稳定在复杂道路环境中行驶车辆的车身姿态，从而改善车辆的操纵稳定性，有效降低车辆侧翻等高风险事故的发生，同时能够通过降低车身的垂加速度来有效提高车辆在行驶过程中的舒适性，从而在最大范围内改善驾驶员以及乘客的乘坐体验。但主动控制过程依赖于主动控制力的输出，其伴随着能量的传递与消耗，随之而产生的则是主动悬架系统的高能耗问题，这也是在其应用过程中亟需解决的问题。

另一方面，主动悬架系统可以利用电机的特性来回收系统振动能量，从而有效降低系统的能耗，但是在这种以降低能耗为主导的工作模式下，主动悬架对于车辆舒适性和操纵稳定性的改善率将大幅下降，从而失去它本身特有的优势。

目前针对主动悬架的研究，一方面集中于进行主动悬架的结构优化，目的为在能量回收过程中提高其系统的回收效率，而另一方面，则聚焦于主动悬架的控制策略设计，从而实现在全局范围内对系统性能目标进行优化控制。常规主动悬架系统控制策略，往往侧重于对两方面性能中某一方面性能的提高，因此这两方面性能的兼容则成为研究的关键性问题。

现有控制策略总是存在侧重点的不同，无法同时兼顾。对于不同控制策略作用下系统综合性能的评估，受制于系统非单一目标性能变量所带来的衡量指标不统一的问题，这也使“如何正确合理衡量在多目标控制条件下对悬架控制策略进行评价”成为研究过程中的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于主动悬架动力学性能和能耗优化的控制方法，该控制方法以主动悬架系统的动力学性能和能耗改善的综合优化为目标，进而实现对主动悬架系统进行最优控制。

一种用于主动悬架动力学性能和能耗优化的控制方法，具体过程为：

电机以电动机的形式工作，电机控制力与悬架速度方向相同，电机做正功消耗能量，输出主动控制力时，定义此时电机工作在区域Ⅰ；

电机以电动机的形式工作，电机控制力与悬架速度方向相反，电机消耗所吸收的振动能量和电源电能，输出主动控制力，定义此时电机工作在区域Ⅱ；

电机以发电机的形式工作，电机控制力与悬架速度方向相反，电机回收振动能量并将其转化为电能存储在电池中，同时被动输出控制力，定义此时电机工作在区域Ⅲ；

确定电机工作在区域Ⅰ、区域Ⅱ及区域Ⅲ时所对应的系统能量平衡方程，并进一步确定能量平衡方程中的修正因子；