[发明专利]一种考虑汽车前后轴动态耦合的半主动悬架控制方法

说明书

一种考虑汽车前后轴动态耦合的半主动悬架控制方法，涉及一种汽车半主动悬架控制方法，属于汽车电子控制领域。被控制对象为配备前轴半主动悬架和后轴半主动悬架的汽车，采用模型预测控制算法，基于汽车配备的传感器构建预测模型,设计优化包括车身的垂向加速度、垂向速度、垂向位移、俯仰角变化率、俯仰角、前悬架动行程的伸长速度、后悬架动行程的伸长速度、前悬架动行程、后悬架动行程的指标函数，考虑了汽车前后轴半主动悬架的耦合动态特性，通过优化求取前悬架和后悬架阻尼控制量，将控制量作用于半主动悬架执行机构，减小汽车在不平道路上垂向振动和俯仰动态，提高汽车行驶舒适性。

技术领域

本发明涉及一种汽车半主动悬架控制方法，尤其是一种考虑汽车前后轴动态耦合的半主动悬架控制方法，属于汽车电子控制领域。

背景技术

当前，随着汽车电子控制技术的发展和对汽车舒适性能的要求，半主动悬架因为能够根据汽车行驶动态，尤其是根据汽车垂向动态调节悬架阻尼，调节车轮瞬态负载，能够有效的改善、提高汽车在不平道路上的舒适性，因此，半主动悬架越来越多的配备到汽车中，并由高端汽车逐渐配备到中高端汽车。

现有的半主动悬架控制方法一般采用天棚算法、地棚算法、ADD算法等，经过研究与测试，这些算法能够有效消除不平路面冲击对汽车乘员的影响，提升汽车在不平路面上的行驶稳定性。但是这些算法仅考虑汽车的四分之一悬架动态，未考虑汽车前后轴动态的耦合作用，而前后轴作为汽车部件，动力学上具有耦合特征，如当汽车前轴受到路面冲击时，经过车身传导到后轴，当前轮受到路面向上冲击时，前轴悬架压缩，车身具有向正向俯仰角，使得后轴处的车身下压，导致后轴悬架压缩，此为前后轴动力学耦合。

若在半主动悬架控制时，考虑这种动力学耦合，能够更好地提高汽车舒适性，如在上述的前轮受到路面向上冲击时，除了降低前轴悬架阻尼，还可以适当增加后轴悬架阻尼，以减少汽车垂向加速度和俯仰角。对此，本发明提供了一种考虑汽车前后轴动态耦合的半主动悬架控制方法。

发明内容

为解决背景技术存在的问题，本发明提供一种考虑汽车前后轴动态耦合的半主动悬架控制方法，考虑了汽车前后轴半主动悬架的耦合动态特性，采用预测控制方法优化求取前后轴悬架阻尼，以减小汽车在不平道路上垂向振动和俯仰动态，提高汽车行驶舒适性。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种考虑汽车前后轴动态耦合的半主动悬架控制方法，所述控制方法的被控制对象为配备前轴半主动悬架和后轴半主动悬架的汽车，采用的控制算法为模型预测控制算法，并包括以下步骤：

所述模型预测控制算法在预测时域内通过车身的垂向/俯仰动态预测模型递推汽车状态，基于汽车配备的传感器构建预测模型，包括配备固定在车身重心位置的联合传感器，所述联合传感器输出车身的垂向加速度a_z、俯仰角θ及俯仰角变化率q，前轴半主动悬架和后轴半主动悬架配备的悬架动行程传感器，所述悬架动行程传感器输出前悬架动行程z_deff和后悬架动行程z_defr，控制单元为半主动悬架控制器，通过对传感器信号积分、微分，选择预测模型的状态为x＝[x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇,x₈]^T＝[v_s,z_s,q,θ,v_deff,v_defr,z_deff,z_defr]^T，其中v_s和z_s分别为车身的垂向速度和垂向位移，v_deff和v_defr分别为前悬架动行程和后悬架动行程的伸长速度，基于汽车动力学关系，构建如公式(1)所示的预测模型：