發(fā)明涉及空氣彈簧，具體是一種三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法。

背景技術(shù)：

1、目前，國(guó)內(nèi)的乘用車(chē)裝配的空氣彈簧大部分都是單腔空氣彈簧。單腔空氣彈簧的剛度固定，對(duì)汽車(chē)行駛的舒適性和安全性有一定的局限性。少量高檔車(chē)裝配有雙腔空氣彈簧，雙腔空氣彈簧也只能實(shí)現(xiàn)兩種不同的剛度調(diào)節(jié)，只有極少的國(guó)外豪華裝配有三腔空氣彈簧，三腔空氣彈簧的控制系統(tǒng)及控制方法是一個(gè)比較新的領(lǐng)域，一個(gè)好的控制系統(tǒng)及控制方法對(duì)提升汽車(chē)的舒適性和安全性有很大的作用，但目前的三腔空氣彈簧系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)汽車(chē)駕駛模式選擇合適的剛度，且缺少合適方法，用戶(hù)體驗(yàn)感非常差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，發(fā)明的目的是提供一種三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，發(fā)明的技術(shù)方案為：一種三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法，三腔空氣彈簧系統(tǒng)包括空氣彈簧主體和位于空氣彈簧主體內(nèi)的氣室轉(zhuǎn)換閥，空氣彈簧主體內(nèi)設(shè)置有第一氣室轉(zhuǎn)換閥、第二氣室轉(zhuǎn)換閥，第一氣室轉(zhuǎn)換閥、第二氣室轉(zhuǎn)換閥將空氣彈簧主體分為隔開(kāi)的第一氣室、第二氣室和第三氣室；

3、打開(kāi)第一氣室轉(zhuǎn)換閥、第二氣室轉(zhuǎn)換閥使第一氣室、第二氣室和第三氣室連通，此狀態(tài)下空氣彈簧剛度為剛度一；

4、關(guān)閉第一氣室轉(zhuǎn)換閥、打開(kāi)第二氣室轉(zhuǎn)換閥使第一氣室與第三氣室連通，此狀態(tài)下空氣彈簧剛度為剛度二；

5、打開(kāi)第一氣室轉(zhuǎn)換閥、關(guān)閉第二氣室轉(zhuǎn)換閥使第一氣室與第二氣室連通，此狀態(tài)下空氣彈簧剛度為剛度三；

6、關(guān)閉第一氣室轉(zhuǎn)換閥、第二氣室轉(zhuǎn)換閥使第一氣室連通，此狀態(tài)下空氣彈簧剛度為剛度四；

7、三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法為：根據(jù)牛頓定律三腔空氣彈簧系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程、三腔空氣彈簧系統(tǒng)狀態(tài)方程、最優(yōu)控制理論以及二次型目標(biāo)函數(shù)計(jì)算出不同的駕駛模式下采用的剛度系數(shù)。

8、進(jìn)一步地，三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法具體步驟如下：

9、步驟一、根據(jù)牛頓定律，三腔空氣彈簧系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程為：

10、

11、s＝fu/δ

12、式中，ms為簧上質(zhì)量，mw為簧下質(zhì)量，fu為空氣彈簧產(chǎn)生的控制力，sw為輪胎的剛度，zw、zs分別為車(chē)輪軸和車(chē)身的垂直位移坐標(biāo)遠(yuǎn)點(diǎn)在各自的平衡位置，q為路面不平度的位移函數(shù)，δ為空氣彈簧由于力而產(chǎn)生的形變；

13、選取懸架空氣彈簧動(dòng)撓度zsw＝zs-zw，車(chē)身垂直速度輪胎動(dòng)變形zqw＝q-zw，車(chē)輪軸垂直速度為系統(tǒng)狀態(tài)變量；

14、步驟二、三腔空氣彈簧系統(tǒng)的狀態(tài)方程為：

15、

16、主動(dòng)懸架空氣彈簧系統(tǒng)的輸出方程為：

17、

18、主動(dòng)懸架空氣彈簧系統(tǒng)狀態(tài)方程和輸出方程的標(biāo)準(zhǔn)形式為

19、

20、y＝cx+du

21、式中，u＝fu，

22、步驟三、根據(jù)最優(yōu)控制理論：

23、u＝-kx

24、式中，k＝[k1,k2,k3,k4],稱(chēng)為最優(yōu)反饋(增益)矩陣，u＝fu，

25、主動(dòng)懸架空氣彈簧系統(tǒng)的性能目標(biāo)函數(shù)為：

26、

27、式中，q1、q2、q3、q4為各對(duì)應(yīng)物理量的權(quán)重系數(shù)，不同的駕駛模式，選用的權(quán)重系數(shù)大小不同；

28、步驟四、二次型目標(biāo)函數(shù)為：

29、

30、式中，

31、取控制律u＝-kx可滿(mǎn)足給定條件下系統(tǒng)性能指標(biāo)最小，此時(shí)矩陣p由黎卡提方程求得：

32、

33、進(jìn)一步地，三腔空氣彈簧系統(tǒng)監(jiān)測(cè)汽車(chē)行駛狀態(tài)，駕駛模式分為越野模式、標(biāo)準(zhǔn)模式、運(yùn)動(dòng)模式、舒適模式，不同的駕駛模式選用不同的剛度系數(shù)。

34、進(jìn)一步地，第一氣室轉(zhuǎn)換閥、第二氣室轉(zhuǎn)換閥的開(kāi)閉狀態(tài)通過(guò)反饋信號(hào)輸入給剛度控制系統(tǒng)，剛度控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控第一氣室轉(zhuǎn)換閥、第二氣室轉(zhuǎn)換閥故障狀態(tài)；三腔空氣彈簧系統(tǒng)通過(guò)剎車(chē)踏板的開(kāi)合和加速度傳感器采集的加速度信號(hào)來(lái)判斷急剎車(chē)狀態(tài)，通過(guò)加速踏板的開(kāi)合和加速度傳感器采集的加速度來(lái)判斷急加速狀態(tài)。

35、進(jìn)一步地，急剎車(chē)時(shí)，前軸三腔空氣彈簧系統(tǒng)切換至剛度四；急加速時(shí)，后軸三腔空氣彈簧系統(tǒng)切換至剛度四；高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)輪三腔空氣彈簧系統(tǒng)切換至剛度四，內(nèi)側(cè)輪三腔空氣彈簧系統(tǒng)切換至剛度三。

36、通過(guò)以上設(shè)置，本發(fā)明采用三腔空氣彈簧，三個(gè)不同的氣室進(jìn)行組合，空氣彈簧可以實(shí)現(xiàn)四種不同的剛度，相比目前市面上的雙腔空氣彈簧的兩種剛度，擁有更好的剛度控制效果，相比目前的三腔空氣彈簧，根據(jù)牛頓定律三腔空氣彈簧系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程、三腔空氣彈簧系統(tǒng)狀態(tài)方程、最優(yōu)控制理論以及二次型目標(biāo)函數(shù)計(jì)算出不同的駕駛模式下采用的剛度系數(shù)；本發(fā)明通過(guò)剎車(chē)踏板的開(kāi)合和加速度傳感器采集的加速度信號(hào)進(jìn)行最優(yōu)選擇運(yùn)算，判斷急剎車(chē)狀態(tài)，通過(guò)加速踏板的開(kāi)合和加速度傳感器采集的加速度進(jìn)行最優(yōu)選擇運(yùn)算，判斷急加速狀態(tài)，相比目前市面上只用剎車(chē)踏板與加速踏板判斷急剎車(chē)與急加速度狀態(tài)，準(zhǔn)確度更高、安全性更好；根據(jù)不同的駕駛模式和車(chē)速，進(jìn)行不同的剛度調(diào)整，能夠更好的融合到整車(chē)的駕駛狀態(tài)和操控性能。

技術(shù)特征：

1.一種三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法，三腔空氣彈簧系統(tǒng)包括空氣彈簧主體和位于空氣彈簧主體內(nèi)的氣室轉(zhuǎn)換閥，其特征在于，空氣彈簧主體內(nèi)設(shè)置有第一氣室轉(zhuǎn)換閥(1)、第二氣室轉(zhuǎn)換閥(2)，第一氣室轉(zhuǎn)換閥(1)、第二氣室轉(zhuǎn)換閥(2)將空氣彈簧主體分為隔開(kāi)的第一氣室(3)、第二氣室(4)和第三氣室(5)；

2.如權(quán)利要求1所述的一種三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法，其特征在于，三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法具體步驟如下：

3.如權(quán)利要求1所述的一種三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法，其特征在于：三腔空氣彈簧系統(tǒng)監(jiān)測(cè)汽車(chē)行駛狀態(tài)，駕駛模式分為越野模式、標(biāo)準(zhǔn)模式、運(yùn)動(dòng)模式、舒適模式，不同的駕駛模式選用不同的剛度系數(shù)。

4.如權(quán)利要求3所述的一種三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法，其特征在于：第一氣室轉(zhuǎn)換閥(1)、第二氣室轉(zhuǎn)換閥(2)的開(kāi)閉狀態(tài)通過(guò)反饋信號(hào)輸入給剛度控制系統(tǒng)，剛度控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控第一氣室轉(zhuǎn)換閥(1)、第二氣室轉(zhuǎn)換閥(2)故障狀態(tài)；三腔空氣彈簧系統(tǒng)通過(guò)剎車(chē)踏板的開(kāi)合和加速度傳感器采集的加速度信號(hào)來(lái)判斷急剎車(chē)狀態(tài)，通過(guò)加速踏板的開(kāi)合和加速度傳感器采集的加速度來(lái)判斷急加速狀態(tài)。

5.如權(quán)利要求3所述的一種三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法，其特征在于：急剎車(chē)時(shí)，前軸三腔空氣彈簧系統(tǒng)切換至剛度四；急加速時(shí)，后軸三腔空氣彈簧系統(tǒng)切換至剛度四；高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)輪三腔空氣彈簧系統(tǒng)切換至剛度四，內(nèi)側(cè)輪三腔空氣彈簧系統(tǒng)切換至剛度三。

技術(shù)總結(jié)
一種三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法，三腔空氣彈簧系統(tǒng)包括空氣彈簧主體和位于空氣彈簧主體內(nèi)的氣室轉(zhuǎn)換閥，空氣彈簧主體內(nèi)設(shè)置有第一氣室轉(zhuǎn)換閥、第二氣室轉(zhuǎn)換閥，第一氣室轉(zhuǎn)換閥、第二氣室轉(zhuǎn)換閥將空氣彈簧主體分為隔開(kāi)的第一氣室、第二氣室和第三氣室，三腔空氣彈簧系統(tǒng)的剛度控制方法為：根據(jù)牛頓定律三腔空氣彈簧系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程、三腔空氣彈簧系統(tǒng)狀態(tài)方程、最優(yōu)控制理論以及二次型目標(biāo)函數(shù)計(jì)算出不同的駕駛模式下采用的剛度系數(shù)。本發(fā)明根據(jù)不同的駕駛模式和車(chē)速，進(jìn)行不同的剛度調(diào)整，能夠更好的融合到整車(chē)的駕駛狀態(tài)和操控性能。

技術(shù)研發(fā)人員：甄冉,潘炳偉,徐以蓉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東美晨工業(yè)集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19