[发明专利]一种基于虚拟电网络的车辆机电悬架控制方法

说明书

本发明是一种基于虚拟电网络的车辆机电悬架控制方法。本发明涉及车辆机电悬架控制技术领域，构建包含机电悬架的系统动力学模型，对机电悬架性能约束进行理想模型的优化求解，实现阻抗传递函数的网络；基于虚拟电网络进行车辆机电悬架控制。本发明通过理想模型中对悬架系统结构的优化求解，得到具体的机电悬架外端电网络结构，在采集悬架动态信号车身加速度与车轮加速度信号的基础上，计算基于虚拟电网络的电机控制输入电流，实现对机电悬架的主动控制，可有效避免采用电网络元件时，电机电感、电阻和电感电阻带来的影响，使得实际输出的动力学性能更逼近理想情况，可有效提升车辆的乘坐舒适性、行驶安全性和道路友好性。

技术领域

本发明涉及车辆机电悬架控制技术领域，是一种基于虚拟电网络的车辆机电悬架控制方法。

背景技术

作为承载车身重量，阻隔与衰减路面不平输入振动的重要总成装置，悬架系统由传统的被动悬架，发展至现如今阻尼或刚度可调的半主动悬架，或由力发生器组成的主动悬架，车辆乘坐舒适性、行驶安全性和道路友好性得到显著提升。

近年来，新型惯容器-弹簧-阻尼器三类机械元件组成的车辆ISD悬架系统由于其优越的隔振性能受到车辆工程领域的广泛关注。应用机电惯容器装置的车辆ISD悬架系统可利用外端电路的电网络阻抗模拟实现等效的机械网络阻抗形式，实现复杂机械网络系统的理想化输出，极大地减小纯机械网络的复杂度和较大的安装空间。然而，机电惯容器的外端电路元件存在着电机等效电阻、等效电感，电网络元件中电感也同样存在着等效电感等，以上因素均使得机电惯容器两端点的力较理想输出的力有所偏差。因此，工程上亟待需要提出一种有效的控制方法，可以实现机电惯容器两端点力的理想输出。

发明内容

本发明为有效实现车辆机电悬架理想力学特性的输出，避免被动控制模型中电网络元件所带来的电机等效电感、等效电阻和电感的等效电阻的影响，使得机电悬架两端点的力学性能输出更接近理想输出，有效提升悬架系统的综合性能，本发明提供了一种基于虚拟电网络的车辆机电悬架控制方法，本发明提供了以下技术方案：

一种基于虚拟电网络的车辆机电悬架控制方法，包括以下步骤：

步骤1：构建包含机电悬架的系统动力学模型；

步骤2：对机电悬架性能约束进行理想模型的优化求解，对悬架动态性能指标的约束和阻抗传递函数的正实性约束，得到优化目标；

步骤3：根据优化目标，实现阻抗传递函数的网络；

步骤4：采集车身与车轮的加速度信号，基于虚拟电网络进行车辆机电悬架控制。

优选地，所述步骤1中动力学模型包括机电惯容装置，机电悬架结构为机电惯容器与外端电网并联，所述外端电网采用双二次型阻抗传递函数进行解析。

优选地，通过下式表示所述双二次型阻抗传递函数：

其中，T₁(s)为双二次型阻抗传递函数，A₀、B₀、C₀、D₀、E₀和F₀为双二次型阻抗传递函数的系数，且D₀、E₀、F₀不全为0，s为拉氏变量。

优选地，所述步骤2具体为：

步骤2.1：选取优化变量，所述优化变量包括A₀、B₀、C₀、D₀、E₀、F₀以及机电惯容器中的惯质系数b，对选取优化变量进行范围设定，通过下式表示范围设定：

对双二次型阻抗传递函数进行正实性约束，通过下式表示约束条件：