[发明专利]一种刚度多级可调式空气悬架及其控制方法

说明书

本发明公开了一种刚度多级可调式空气悬架及其控制方法，属于车辆悬架系统技术领域，所述可调式空气悬架主要由空气弹簧、减振器、两个高速开关电磁阀、四个单向阀、附加气室以及若干气体管路等元件所组成，所述空气悬架通过控制两个高速开关电磁阀的通断状态，即可实现对空气弹簧与其附加气室间的气体流动路径的直接控制，从而达到多级调节空气弹簧刚度的目的，所述控制方法采用模糊自适应控制策略，模糊控制器的输入为簧载质量与非簧载质量之间的垂向位移差值及差值变化率，控制器的输出为两个高速开关电磁阀的通断状态。本发明能够实现对空气弹簧刚度状态的有效调节，系统结构简单，可靠性高，为车辆空气悬架系统的性能提升提供了良好基础。

技术领域

本发明涉及一种刚度多级可调式空气悬架及其控制方法，属于车辆悬架系统技术领域。

背景技术

伴随着我国机动车保有量的持续升高，机动车事故的发生率也连年升高，消费者对汽车行驶平顺性和安全性的要求也不断提高，各大汽车制造商为了不被技术革新淘汰，已经把目光聚集在了性能更加优越的空气悬架技术上。传统板簧在不考虑钢板间干摩擦的情况下，刚度特性基本呈线性趋势，而空气弹簧的主要承载介质是空气，由于复杂的空气动力学现象，空气弹簧的刚度具有较强的非线性特性，空气弹簧刚度可以通过改变空气弹簧内压和气体体积来实现实时调节。

空气悬架系统变刚度控制可有效改善车辆动力学性能。尽管现有研究针对空气悬架的刚度调节已开展大量研究，但大多是针对刚度连续可调的空气悬架系统进行分析和设计，系统结构复杂，建模难度大，控制要求高，从而难以实现实际工程应用。因此，如何在现有研究基础上提出一种结构简单，可靠性高的刚度多级可调式空气悬架，并掌握其刚度多级控制方法对于提升现有空气悬架系统的综合性能具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种刚度多级可调式空气悬架及其控制方法。为达成上述目的，本发明所采用的技术方案为：

所述可调式空气悬架主要由簧载质量(1)、减振器(2)、非簧载质量(3)、空气弹簧(4)、单向阀c(5)、单向阀d(6)、高速开关电磁阀(7)、高速开关电磁阀(8)、附加气室(9)、单向阀b(10)、单向阀a(11)以及若干气体管路等元件所组成，所述空气悬架通过控制高速开关电磁阀(7)与高速开关电磁阀(8)的通断状态，即可实现对空气弹簧与其附加气室间的气体流动路径进行直接控制，从而达到多级调节空气弹簧刚度的目的；所述刚度多级可调式空气悬架采用模糊自适应控制算法控制高速开关电磁阀(7)与高速开关电磁阀(8)的通断状态，模糊控制器的输入为簧载质量与非簧载质量之间的垂向位移差值及差值变化率，控制器的输出为两个高速开关电磁阀的通断状态。

优选地，所述单向阀c(5)、单向阀d(6)、单向阀b(10)、单向阀a(11)的开阀压力均不相同，且单向阀b(10)与单向阀c(5)的开阀压力之和与单向阀a(11)与单向阀d(6)的开阀压力之和也不相同。

优选地，所述基于模糊控制算法实现高速开关电磁阀(7)与高速开关电磁阀(8)的通断状态直接控制包括如下步骤：

步骤1，制定模糊控制规则，掌握簧载质量与非簧载质量之间的垂向位移差值及差值变化率两个高速开关电磁阀通断状态间的逻辑关系；

步骤2，定义模糊控制器输入输出变量的模糊子集；

步骤3，定义模糊控制器输入输出变量的基本论域和模糊论域；

步骤4，制定模糊控制规则表；

步骤5，确定模糊控制器输入输出的隶属度函数及解模糊方法。

优选地，在所述模糊控制过程中，采用七个模糊集表示簧载质量与非簧载质量之间的垂向位移差值及差值变化率的模糊状态，相应的模糊子集设置为PB(正大)、PM(正中)、PS(正小)、ZE(零)、NS(负小)、NM(负中)以及NB(负大)，采用五个模糊集表两个高速开关电磁阀通断状态的控制趋势，即ZE(闭)、S(小)、M(中)、B(大)、K(开)。