專利名稱：：摩托車分層懸架振動控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及摩托車振動緩沖控制技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)對于一些高速行駛的高檔摩托車，為避免發(fā)動機和路面激振所帶來的行駛平穩(wěn)性和操縱穩(wěn)定性問題，采用的是在摩托車整體動力學(xué)模型基礎(chǔ)上，結(jié)合一定控制策略進(jìn)行實時控制的思路。圖i是傳統(tǒng)的摩托車力學(xué)模型，它是將摩托車從整體上建立一個質(zhì)量一彈簧一阻尼系統(tǒng)，該模型具有6個自由度，分別是駕駛員人椅系統(tǒng)垂直運動，發(fā)動機系統(tǒng)垂直運動，懸掛質(zhì)量(車體)質(zhì)心處的垂直運動、俯仰角運動，前、后非懸掛質(zhì)量(車輪)的垂直運動。分別建立關(guān)于這6個自由度的動力學(xué)平衡等式，并以此建立其振動控制過程所需的狀態(tài)矩陣。對于六自由度摩托車模型而言，其振動控制過程控制量的解算與模型的狀態(tài)矩陣密切相關(guān)，其狀態(tài)方程為^=AZ+BU+GW輸出方程為《P-CZ+《其中，Z為12維的狀態(tài)向量，Y為5維的輸出向量，U為2維的控制量輸入向量，W為2維的路面激勵輸入向量Z=[~^^^^《夂、^4,]T甲=[64《V、z-zur]T根據(jù)六自由度摩托車模型所列的動力學(xué)平衡方程，可以得到A是12x12階系統(tǒng)矩陣，B是12x2階輸入矩陣，C是5xl2階控制量輸出矩陣，G是12x2階路面激勵輸入矩陣，《為系統(tǒng)的噪聲干擾。從上面可以看出，在運用現(xiàn)代控制方法解算控制量的過程中，其狀態(tài)方程需要解算12x12階的矩陣。摩托車振動控制方法是根據(jù)不同的控制策略而略有區(qū)別的，但總的來看，建立在傳統(tǒng)車體力學(xué)模型上的振動控制過程如下接收車體上各部傳感器得到的信息和車速信息；處理器根據(jù)摩托車模型羅列的狀態(tài)矩陣計算得到前、后可控減振器的控制量；實際減振器控制量與理論計算值比較后反饋補償下一輪的在線計算過程中。其硬件配置由一個處理器和若干個分散安置的傳感器組成，軟件采用的傳統(tǒng)摩托車模型，在線計算控制量時需要解算12x12的矩陣，因此在線計算時間直接決定了控制時滯性影響的大小。其運作過程控制過程為傳感器信息經(jīng)濾波、A/D轉(zhuǎn)換后輸入CPU處理器，CPU結(jié)合一定控制策略進(jìn)行狀態(tài)空間矩陣計算，得到控制量2-AZ+BU+GW，T=CZ+;，根據(jù)控制量得到磁流變阻尼器(以下簡稱MR阻尼器)所需要的電壓量，再將電壓量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)輸出給MR阻尼器，MR阻尼器產(chǎn)生所需的電流來改變阻尼器線圈產(chǎn)生的磁場，磁場改變MR液體粘滯系數(shù)，產(chǎn)生阻尼力，從而產(chǎn)生減振效果。此外，傳感器測得MR阻尼器實際輸出阻尼力，阻尼器實際輸出與理論值比較，比較無誤差則本輪次運算控制結(jié)束，誤差值大，則將數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器輸給下一輪次輸出的電壓量進(jìn)行補償。由于采用12x12矩陣運算，時滯性強，直接影響減振效果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種摩托車分層懸架振動控制方法及裝置。本發(fā)明的控制方法方案是包括六自由度傳感器信息數(shù)據(jù)經(jīng)濾波、A/D轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)傳送給CPU處理器，以下運行步驟為1、CPU將輸入的數(shù)據(jù)按12x12矩陣轉(zhuǎn)換成前、后側(cè)兩個4x4矩陣的運算模式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>，協(xié)調(diào)算出兩個4x4矩陣懸掛質(zhì)量運動分配預(yù)估值數(shù)據(jù)分別傳輸給前、后側(cè)矩陣解算控制量的運算模塊；2、前、后側(cè)矩陣解算控制量的運算模塊分別就對應(yīng)數(shù)據(jù)按之f=AfZf+BfUf+GfW,A-C,Z,與之jAA+BA+GWPr-C乂算式進(jìn)行4x4矩陣運算，分別得出前、后側(cè)阻尼力理論計算控制量；3、前、后側(cè)控制量轉(zhuǎn)換電壓量運算模塊分別將對應(yīng)輸入的阻尼力理論計算控制量按設(shè)定模式換算成電壓量并分別將數(shù)據(jù)輸出CPU經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換傳輸給前、后側(cè)MR阻尼器；4、MR阻尼器按接收到的電壓量產(chǎn)生相應(yīng)電流量以調(diào)整磁場、MR液體粘滯系數(shù)、粘滯系數(shù)的改變調(diào)整了阻尼力實現(xiàn)減振目的。實現(xiàn)該方法的裝置方案是包括六自由度傳感器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、CPU處理器輸入端依次連接，CPU處理器內(nèi)包括用于將12x12矩陣的六自由度數(shù)據(jù)按協(xié)調(diào)運算模式分解成前、后側(cè)兩個4x4矩陣懸掛質(zhì)量運動分配預(yù)估值數(shù)據(jù)的矩陣轉(zhuǎn)換運算裝置；兩個分別用于將矩陣轉(zhuǎn)換運算裝置輸入的前、后側(cè)預(yù)估值進(jìn)行4x4矩陣解算出阻尼力理論計算控制量的控制量運算裝置；兩個分別用于控制量運算裝置輸入的前、后側(cè)阻尼力理論控制量換算成需求電壓量，并輸出給對應(yīng)的前、后側(cè)MR阻尼器的電壓量運算裝置；CPU輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換器分別與前、后側(cè)MR阻尼器連接。本發(fā)明的優(yōu)點在于將六自由度的12x12矩陣通過改變控制策略簡化為兩個4x4矩陣分別同時進(jìn)行前、后側(cè)減振運算控制，縮短在線運算時間，使時滯性縮短提高減振速度及效果。附圖i兌明圖1為摩托車傳統(tǒng)力學(xué)模型構(gòu)架圖。圖2為傳統(tǒng)運算控制方框圖。圖3為本發(fā)明運算控制方法方框圖。圖4為本發(fā)明懸掛質(zhì)量受力分析圖。圖5為本發(fā)明分層懸架振動控制架構(gòu)。圖6為本發(fā)明帶補償器的控制方法方框圖。圖7為本發(fā)明裝置方框圖。圖8為本發(fā)明帶補償器的裝置方框圖。具體實施例方式圖l所示為傳統(tǒng)力學(xué)模型構(gòu)架圖，圖中各符號說明W^,/Wp，Wg:摩托車懸掛質(zhì)量(主要是車架)；駕駛員人椅系統(tǒng)質(zhì)量；發(fā)動機質(zhì)量。分別是摩托車前、后車輪的質(zhì)量。Zg，^，Cg:發(fā)動機系統(tǒng)的垂直位移和其與懸掛質(zhì)量連接的剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)。Zp,^》，^:駕駛員人椅系統(tǒng)的垂直位移和其與懸掛質(zhì)量連接的剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)。Ze,<9e,/C:摩托車懸掛質(zhì)量質(zhì)心處的垂直位移、俯仰角位移和懸掛質(zhì)量轉(zhuǎn)動慣量。^n/，S/,Fm/:摩托車前輪與懸掛質(zhì)量連接的剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)以及可控制力。^^，C^，F(xiàn),:摩托車后輪與懸掛質(zhì)量連接的剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)以及可控制力。^,，^,:摩托車前、后輪的垂直位移。A^，^^:摩托車前、后輪的剛度系數(shù)。ze/，ze,:路面給摩托車前、后輪處傳遞的垂直位移。//,t:前、后輪距懸掛質(zhì)量質(zhì)心處的水平距離。/g,/p:發(fā)動機系統(tǒng)和駕駛員人椅系統(tǒng)的位置距懸掛質(zhì)量質(zhì)心處的距離。其運算控制步驟如圖2所示。本發(fā)明方法其解決思路是對懸掛質(zhì)量進(jìn)行受力分析并列出其力平衡等式，通過前、后輪處與懸掛質(zhì)量質(zhì)心處垂直運動間的關(guān)系，變換得到只含有懸掛質(zhì)量前、后部的垂直加速度與俯仰角加速度的表達(dá)式，因此可以將一個連續(xù)分布的懸掛質(zhì)量視為由前、后兩個集中質(zhì)量組成，進(jìn)一步對互連條件的分析可將傳統(tǒng)的摩托車整體懸架視為前、后兩個二自由度可控懸架系統(tǒng)的組合(二自由度指懸掛質(zhì)量和車輪的垂直運動)。發(fā)動^l系統(tǒng)給懸掛質(zhì)量激勵，駕駛員人椅系統(tǒng)的運動取決于懸掛質(zhì)量的振動，它們均作為無控系統(tǒng)來對待。圖4示意出懸掛質(zhì)量受力分析。詳細(xì)過程如下-前側(cè)懸掛對簧載質(zhì)量的作用力?！逗髠?cè)懸掛對簧載質(zhì)量的作用力。駕駛員人椅系統(tǒng)對懸掛質(zhì)量的作用力。&:發(fā)動機系統(tǒng)對懸掛質(zhì)量的作用力。首先對懸掛質(zhì)量單獨列出并進(jìn)行受力分析，如圖2，可得到如下兩個平衡等式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>,(1)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(2)由于我們分析的目的是將整個懸架視為前后兩個二自由度懸架的組合，因此需要考慮前、后懸架支撐處的運動狀態(tài)。令々、^分別為懸架前、后側(cè)的垂直位移，則懸架前、后側(cè)與質(zhì)心存在如下運動關(guān)系WW(3)zcr=^+^《(4)將式(3)、(4)分別代入式(1)中并分別與式(2)整理后得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(5)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(6)上式中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>從式(5)、(6)中可以看到，連續(xù)分布的摩托車懸掛質(zhì)量，可以視為由一根剛性桿連接的前、后側(cè)存在集中質(zhì)量的剛體，其中/j是剛性桿的轉(zhuǎn)動慣量。由于該剛體只在前、后側(cè)存在集中質(zhì)量，因此式(5)和式(6)清楚地顯示了前、后側(cè)集中質(zhì)量的垂直運動、俯仰角運動是由其它諸外力影響的結(jié)果。由于懸掛質(zhì)心處可認(rèn)為不存在質(zhì)量，因此其只是在表示俯仰角運動的式(6)中有相應(yīng)的表示項"乙《"，其中，乙為當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量。由于在分層懸架振動控制過程中，需要產(chǎn)生懸架質(zhì)心處運動的預(yù)估值，因此可根據(jù)式(1)、(2)得到前、后側(cè)懸架集中力的表達(dá)式:f=附丄s+~^r+〃,H尺+尸—+尺尺(7)(8)g中，(9)(10)&=附A=+W"p"、,)《=附Ag=+由于此時的摩托車懸架懸掛質(zhì)量可被視為是由一根剛性桿連接兩頭存在集中質(zhì)量的剛體，因此假若這根剛性桿從質(zhì)心處斷開，則前、后側(cè)所形成的二自由度懸架必定會有各不相同的運動。研究其運動狀況，可以幫助我們建立起分層懸架控制的兩個底層二自由度懸架系統(tǒng)?，F(xiàn)假設(shè)懸架從質(zhì)心處分離，則前側(cè)二自由度懸架系統(tǒng)失去了后側(cè)二自由度懸架系統(tǒng)的制約，則前側(cè)懸掛的集中質(zhì)量將產(chǎn)生垂直位移的變化量A々，若々為分解后前側(cè)懸掛質(zhì)量的垂直位移，則有AZ,=Z《—z,(11)-i^+m^Ai,(12)上兩式聯(lián)立解得—附d力厶z,=■2附(13)前側(cè)懸掛質(zhì)量產(chǎn)生垂直位移，則其非懸掛質(zhì)量也將隨之產(chǎn)生垂直位移的變化量AZ^，若z;為分解后前側(cè)非懸掛質(zhì)量的垂直位移，則有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>分解前、后的非懸掛質(zhì)量的動平衡方程為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>將式(11)、(14)代入到式(15)中，然后與式(16)相減，得附一<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>對于上式而言，只要確定了A—，便可求出"v，進(jìn)而可通過^得到^。同理，假設(shè)懸架從質(zhì)心處分離，則后側(cè)二自由度懸架系統(tǒng)失去了前側(cè)二自由度懸架系統(tǒng)的制約，則后側(cè)懸掛質(zhì)量和非懸掛質(zhì)量均將產(chǎn)生垂直位移的變化量az,和a;，若令z,、《分別為分解后的后側(cè)懸掛、非懸掛質(zhì)量的垂直位移，則有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>同樣對式(21)而言，只要確定了^f，便可求出A^，進(jìn)而可通過^得到經(jīng)過上述的變換，圖1所示的一個摩托車傳統(tǒng)上的懸架力學(xué)模型便可以視為由前、后兩個二自由度懸架的組合，如圖5所示。分解后的前、后側(cè)兩個二自由度懸架在實時控制過程中可以并行計算，因此可以縮短在線運算時間，減少控制時滯性的影響。對于二自由度懸架懸掛質(zhì)量運動狀態(tài)的求解，傳統(tǒng)的方法是在知道路面激勵的情況下列其狀態(tài)方程，繼而采用相應(yīng)的控制策略后求出所需控制量和懸掛質(zhì)量的運動狀態(tài)。而在摩托車分層懸架控制模式的架構(gòu)過程中，中央控制層可確定懸架質(zhì)心狀態(tài)的預(yù)估值，進(jìn)而得到前、后側(cè)二自由度懸架懸掛質(zhì)量加速度的預(yù)估值，在知道路面激勵和懸掛質(zhì)量加速度預(yù)估值的基礎(chǔ)上，得到所需的控制量，并使得懸掛質(zhì)量的實際值接近預(yù)估值。二自由度懸架的動力學(xué)平衡方程如下附,,=-《)-UZi—《)+尸冊上兩式中下標(biāo)/=/orr，以下同。將上兩式變換為、(式-《)=--《)+Fmi-附,L=—《)+、,(Zi一Z:,)—、(Z二一Ze,)-Fm,狀態(tài)變量4為4=1、Z2z，、1=h—z,z,—A,Z,輸出狀態(tài)變量為甲i，貝!J.+i*2「=卜,-《Z:,—&狀態(tài)方程表達(dá)式為之i-AjZi+BjUi+GiWi001其中00000000005l—A附,"B:(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)(29)丄00附，、000—1001000-10從上述二自由度懸架的狀態(tài)方程可以看出，懸掛質(zhì)量的期望加速度和路面激勵均作為外界激勵的輸入，結(jié)合相關(guān)控制策略后，便可以得到所需的控制量，進(jìn)而通過式(22)可以得到懸掛質(zhì)量的實際加速度。至此，摩托車分層懸架模型已建立，可以通過該模型來架構(gòu)摩托車分層懸架振動控制模式。振動控制模式的架構(gòu)架構(gòu)摩托車分層懸架振動控制模式，見圖5。在該控制模式中，分為中央控制層和兩個底層，中央控制層的控制目標(biāo)是摩托車懸掛質(zhì)心處垂直加速度^、俯仰角加速度々'和駕駛員人椅系統(tǒng)垂直加速度^，其任務(wù)是接收路面和發(fā)動機激勵信息，解算得到摩托車整車懸掛質(zhì)量質(zhì)心處和駕駛員人椅系統(tǒng)的期望運動狀態(tài)；解算得到分層懸架前、后側(cè)懸掛質(zhì)量運動預(yù)估值；接收前、后側(cè)懸掛質(zhì)量的實際運動狀態(tài)，解算得到摩托車懸掛質(zhì)量質(zhì)心處和駕駛員人椅系統(tǒng)的實際運動狀態(tài)。前、后側(cè)兩個底層二自由度懸架系統(tǒng)的控制目標(biāo)是行駛平穩(wěn)性及懸架減振運動空間，其任務(wù)是接收中央控制層送來的分層懸架懸掛質(zhì)量期望運動狀態(tài)，解算得到控制力和分層懸架的實際運動狀態(tài)，并將實際運動狀態(tài)信息送至中央控制層。技術(shù)實現(xiàn)步驟如下1.安裝在發(fā)動機體上的加速度傳感器將發(fā)動機激勵經(jīng)濾波后由式GO)確定/;;安裝在前、后側(cè)輪軸上的加速度傳感器將檢測到的信號濾波后作為路面激勵；安裝在車體上的加速度傳感器和傾角加速度傳感器得到懸掛質(zhì)心處垂直加速度^和俯仰加速度《的實測值。為確保經(jīng)有效控制后的^和《不超過它們各自實測值的概率在99.7%以上，令w垂&實測々:+:實測，)上式中的&和《分別是簧載質(zhì)量垂直和俯仰角振動加速度的預(yù)估值。2.由^和《的預(yù)估值借助于式(9)得到Fp的預(yù)估值，然后相繼由式(7)、(8)、(3)、(4)、(13)、(20)、(11)、(18)得到F,、《、々、4,、a^、△&、^、^的預(yù)估值。3.在得到分解后的前、后二自由度懸架懸掛質(zhì)量的預(yù)估值^和^后，結(jié)合路面激勵并結(jié)合一定的控制策略得到半主動作動器的控制輸出力，繼而得到提供此輸出力所需的控制量。4.用與第二步相反的過程，相繼得到摩托車懸掛質(zhì)心處和駕駛員處的實際運行狀態(tài)。該過程在仿真過程中是為了方便看到控制效果，在實際控制過程中若不需要顯示控制效果的話可以省略。從上面所述的摩托車分層懸架振動控制模式和其實現(xiàn)過程來看，中央控制層與底層有著明確的劃分，如圖5所示，前、后側(cè)兩個二自由度懸架系統(tǒng)所構(gòu)成的底層控制系統(tǒng)可以并行進(jìn)行，它們的工作范圍是上述步驟3，中央控制層則負(fù)責(zé)除上述步驟3外的其它步驟的運行。從在線的運算效率來看，由于將摩托車傳統(tǒng)模型應(yīng)用于振動控制所造成的12x12的矩陣運算轉(zhuǎn)化為兩個并行的4x4矩陣運算，并且中央控制層中的各參數(shù)均可直接解算，因此摩托車分層懸架振動控制的在線運算效率將得到提高，在線運算時間必將縮短，這對于加快摩托車懸架的響應(yīng)大有裨益。此外，由于分層懸架可將一個實際上的整體懸架可視為前、后側(cè)兩個相對獨立的二自由度懸架，因此可以根據(jù)實際情況分別采用不同的控制策略，這對于提高摩托車行駛平穩(wěn)性和乘坐舒適性也是有幫助的。以上述理論計算方案為基礎(chǔ)的分層控制方法為包括六自由度傳感器信息數(shù)據(jù)經(jīng)濾波、A/D轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)傳送給CPU處理器，以下運行步驟為1、CPU將輸入的數(shù)據(jù)按12x12矩陣轉(zhuǎn)換成前、后側(cè)兩個4x4矩陣的運算模式，^、《_>A^、—^、4，協(xié)調(diào)算出兩個4x4矩陣懸掛質(zhì)量運動分配預(yù)估值數(shù)據(jù)分別傳輸給前、后側(cè)矩陣解算控制量的運算模塊；2、前、后側(cè)矩陣解算控制量的運算模塊分別就對應(yīng)數(shù)據(jù)按Z,=AfZf+BfUr+G,Wff,c^與^WBA+c^-CA算式進(jìn)行4x4矩陣運算，分別得出前、后側(cè)阻尼力理論計算控制量；3、前、后側(cè)控制量轉(zhuǎn)換電壓量運算模塊分別將對應(yīng)輸入的阻尼力理論計算控制量按設(shè)定模式換算成電壓量并分別將數(shù)據(jù)輸出CPU經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換傳輸給前、后側(cè)MR阻尼器；4、MR阻尼器按接收到的電壓量數(shù)據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)電流量調(diào)整磁場、MR液體粘滯系數(shù)、粘滯系數(shù)的改變調(diào)整了彈簧阻尼力實現(xiàn)減振目的。由于CPU處理器輸出電壓量數(shù)據(jù)給MR阻尼器控制阻尼力，且MR阻尼器非線性的影響，MR阻尼器實際輸出的阻尼力與理論電壓量相應(yīng)的阻尼力之間存在誤差，因此需要設(shè)置一個控制量補償器。其運作步驟為1、增設(shè)的前、后側(cè)MR阻尼器實際輸出控制量檢測傳感器分別將實際控制量數(shù)據(jù)信息通過濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器傳輸給CPU處理器內(nèi)對應(yīng)增設(shè)的前、后側(cè)控制量比較運算裝置；2、CPU處理器內(nèi)在控制量運算裝置與電壓量運算裝置之間插接入一個控制量補償疊加運算裝置；3、比較運算裝置將當(dāng)輪次實際控制量與補償疊加運算裝置輸入的當(dāng)輪次理論控制量進(jìn)行補償運算出補償值；4、補償疊加運算裝置將輸入的當(dāng)輪次控制量補償值與控制量運算裝置輸入的下一輪次理論計算控制量進(jìn)行補償疊加運算，并將運算出的理論控制量數(shù)據(jù)作為下一輪次理論控制量傳輸給電壓量運算裝置，同時也傳輸給比較運算裝置作為下一輪次運算的當(dāng)輪次理論控制量備用。實現(xiàn)該方法的裝置方案是包括六自由度傳感器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、CPU處理器輸入端依次連接，CPU處理器內(nèi)包括用于將12x12矩陣的六自由度數(shù)據(jù)按協(xié)調(diào)運算模式分解成前、后側(cè)兩個4x4矩陣懸掛質(zhì)量運動分配預(yù)估值數(shù)據(jù)的矩陣轉(zhuǎn)換運算裝置；兩個分別用于將矩陣轉(zhuǎn)換運算裝置輸入的前、后側(cè)預(yù)估值進(jìn)行4x4矩陣解算出阻尼力理論計算控制量的控制量運算裝置；兩個分別用于控制量運算裝置輸入的前、后側(cè)阻尼力理論控制量換算成需求電壓量，并輸出給對應(yīng)的前、后側(cè)MR阻尼器的電壓量運算裝置；CPU輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換器分別與前、后側(cè)MR阻尼器連接。在上述裝置內(nèi)增設(shè)補償器的結(jié)構(gòu)是-分別增設(shè)前、后側(cè)實際控制量傳感器，這兩個傳感器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、CPU處理器對應(yīng)依次連接，CPU處理器還包括兩個分別用于前、后側(cè)接入數(shù)據(jù)進(jìn)行補償值運算的比較運算裝置；兩個該裝置分別對應(yīng)包含用于接入當(dāng)輪次實際控制量數(shù)據(jù)的輸入裝置，用于從補償疊加運算裝置接入當(dāng)輪次理論控制量數(shù)據(jù)的輸入裝置，用于將當(dāng)輪次實際、理論控制量進(jìn)行補償運算出補償值的運算裝置，用于給補償疊加運算裝置傳送補償值的輸出裝置；兩個分別用于前、后側(cè)接入數(shù)據(jù)進(jìn)行理論控制量運算的補償疊加運算裝置；兩個該裝置分別對應(yīng)包含用于接入4x4矩陣輸出的下一輪次理論計算控制量數(shù)據(jù)的輸入裝置，用于接入比較運算裝置輸出當(dāng)輪次補償值數(shù)據(jù)的輸入裝置。用于將下一輪次理論計算控制量與當(dāng)輪次補償值進(jìn)行補償疊加運算成下一輪次理論控制量的運算裝置，用于將下一輪次理論控制量數(shù)據(jù)傳輸給電壓量運算裝置的輸出裝置，用于將下一輪次理論控制量數(shù)據(jù)傳輸給比較運算裝置作為下一輪次運算時的當(dāng)輪次理論控制量的輸出裝置。實驗及結(jié)果為驗證分層懸架振動控制理論，根據(jù)某型摩托車懸架各部分參數(shù)，選取LQG最優(yōu)控制策略分別進(jìn)行傳統(tǒng)懸架模型和分層懸架模型兩種控制情況下的振動控制測試。表l為該型摩托車懸架各部參數(shù)表。表l六自由度懸架各部參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>測試之前有如下已知條件:1.將摩托車傳統(tǒng)液壓式被動減振器換為能夠起到半主動控制作用的磁流變阻尼器，該磁流變阻尼器活塞的運動空間士O.03m作為懸架動位移的限定值。2.磁流變阻尼器的輸出控制力范圍在200TV:IOOOW之間。3.底層兩個二自由度懸架均采用線性二次高斯型(丄eG)最優(yōu)控制。測試結(jié)果顯示，采用分層懸架模型的摩托車比傳統(tǒng)建模的振動響應(yīng)幅值均有不同程度的降低，在人體承受的敏感頻率范圍內(nèi)(垂直4-8他，俯仰1-2抬)得到改善，更為重要的是，后者的在線時間比前者降低了44.9%，顯然基于分層懸架振動控制的響應(yīng)滯后必定將減少，控制響應(yīng)速度必定得到提高，這對于像越野車輛、軍用全地形車輛這樣行駛在苛刻路面的車輛，在高速行駛時其控制效果必將得到進(jìn)一步的提高。權(quán)利要求1、摩托車分層懸架振動控制方法，包括六自由度傳感器信息數(shù)據(jù)經(jīng)濾波、A/D轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)傳送給CPU處理器，其特征在于以下運行步驟為①CPU將輸入的數(shù)據(jù)按12x12矩陣轉(zhuǎn)換成前、后側(cè)兩個4x4矩陣的運算模式，F(xiàn)f、<math-cwu><![CDATA[<math><mrow><msub><mi>F</mi><mi>r</mi></msub><mo>→</mo><mi>Δ</mi><msub><mover><mi>z</mi><mrow><mo>·</mo><mo>·</mo></mrow></mover><mi>f</mi></msub><mo>,</mo></mrow></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0001"file="A2007100095510002C1.gif"wi="81"he="21"img-content="drawing"img-format="tif"/--><math-cwu><![CDATA[<math><mrow><mi>Δ</mi><msub><mover><mi>z</mi><mrow><mo>·</mo><mo>·</mo></mrow></mover><mi>r</mi></msub><mo>→</mo><msub><mover><mi>z</mi><mrow><mo>·</mo><mo>·</mo></mrow></mover><mi>f</mi></msub><mo>,</mo></mrow></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0002"file="A2007100095510002C2.gif"wi="77"he="21"img-content="drawing"img-format="tif"/-->，協(xié)調(diào)算出兩個4x4矩陣懸掛質(zhì)量運動分配預(yù)估值數(shù)據(jù)分別傳輸給前、后側(cè)矩陣解算控制量的運算模塊；②前、后側(cè)矩陣解算控制量的運算模塊分別就對應(yīng)數(shù)據(jù)按2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩托車分層懸架振動控制方法，其特征在于還增設(shè)有補償運算控制步驟，其運作步驟為①增設(shè)的前、后側(cè)MR阻尼器實際輸出控制量檢測傳感器分別將實際控制量數(shù)據(jù)信息通過濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器傳輸給CPU處理器內(nèi)對應(yīng)增設(shè)的前、后側(cè)控制量比較運算裝置；②CPU處理器內(nèi)在控制量運算裝置與電壓量運算裝置之間插接入一個控制量補償疊加運算裝置；③比較運算裝置將當(dāng)輪次實際控制量與補償疊加運算裝置輸入的當(dāng)輪次理論控制量進(jìn)行補償運算出補償值；④補償疊加運算裝置將輸入的當(dāng)輪次控制量補償值與控制量運算裝置輸入的下一輪次理論計算控制量進(jìn)行補償疊加運算，并將運算出的理論控制量數(shù)據(jù)作為下一輪次理論控制量傳輸給電壓量運算裝置，同時也傳輸給比較運算裝置作為下一輪次運算的當(dāng)輪次理論控制量備用。3、摩托車分層懸架振動控制的裝置，包括六自由度傳感器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、CPU處理器輸入端依次連接，其特征在于CPU處理器內(nèi)包括用于將12x12矩陣的六自由度數(shù)據(jù)按協(xié)調(diào)運算模式分解成前、后側(cè)兩個4x4矩陣懸掛質(zhì)量運動分配預(yù)估值數(shù)據(jù)的矩陣轉(zhuǎn)換運算裝置；兩個分別用于將矩陣轉(zhuǎn)換運算裝置輸入的前、后側(cè)預(yù)估值進(jìn)行4x4矩陣解算出阻尼力理論計算控制量的控制量運算裝置；兩個分別用于控制量運算裝置輸入的前、后側(cè)阻尼力理論控制量換算成需求電壓量，并輸出給對應(yīng)的前、后側(cè)MR阻尼器的電壓量運算裝置；CPU輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換器分別與前、后側(cè)MR阻尼器連接。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的摩托車分層懸架振動控制的裝置，其特征在于在上述裝置內(nèi)增設(shè)補償器的結(jié)構(gòu)是分別增設(shè)前、后側(cè)實際控制量傳感器，這兩個傳感器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、CPU處理器對應(yīng)依次連接，CPU處理器還包括兩個分別用于前、后側(cè)接入數(shù)據(jù)進(jìn)行補償值運算的比較運算裝置；兩個該裝置分別對應(yīng)包含用于接入當(dāng)輪次實際控制量數(shù)據(jù)的輸入裝置，用于從補償疊加運算裝置接入當(dāng)輪次理論控制量數(shù)據(jù)的輸入裝置，用于將當(dāng)輪次實際、理論控制量進(jìn)行補償運算出補償值的運算裝置，用于給補償疊加運算裝置傳送補償值的輸出裝置；兩個分別用于前、后側(cè)接入數(shù)據(jù)進(jìn)行理論控制量運算的補償疊加運算裝置；兩個該裝置分別對應(yīng)包含用于接入4x4矩陣輸出的下一輪次理論計算控制量數(shù)據(jù)的輸入裝置，用于接入比較運算裝置輸出當(dāng)輪次補償值數(shù)據(jù)的輸入裝置。用于將下一輪次理論計算控制量與當(dāng)輪次補償值進(jìn)行補償疊加運算成下一輪次理論控制量的運算裝置，用于將下一輪次理論控制量數(shù)據(jù)傳輸給電壓量運算裝置的輸出裝置，用于將下一輪次理論控制量數(shù)據(jù)傳輸給比較運算裝置作為下一輪次運算時的當(dāng)輪次理論控制量的輸出裝置。全文摘要摩托車分層懸架振動控制方法及裝置，涉及摩托車振動緩沖控制技術(shù)。其特征在于將六自由度傳感器信息的12×12矩陣運算控制，分解成兩個4×4矩陣運算控制，在CPU處理器中首先進(jìn)行分配預(yù)估值運算，再分解給前、后側(cè)分層運算控制，以分配預(yù)估值模塊、前、后側(cè)分層運算控制模塊、電壓量轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)，而后分別輸出控制量給前、后側(cè)MR阻尼器實現(xiàn)減振。同時為了精確控制，還增設(shè)補償器予以補償運算控制。其優(yōu)點在于縮短在線運算時間，降低時滯性影響以提高減振效果。文檔編號G05B11/01GK101154091SQ20071000955公開日2008年4月2日申請日期2007年9月19日優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日發(fā)明者龍吳,曹云露,李青虹,熊昌炯申請人:三明學(xué)院