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申请/专利权人：中国海洋大学

摘要：本发明提供一种悬架系统，将空气弹簧和电磁阻尼器集成到了一起，利用电磁阻尼器的壳体对空气弹簧形成封闭，使得悬架系统的体积较小，并且增强了减振性能；本发明还提供一种悬架系统的控制方法，将非线性模型转化为线性模型，降低控制算法的复杂度，提高控制速度；能够利用传感器的信息估计车辆的全部状态信息，解决部分状态信息无法测量的问题；控制算法采用H∞算法，鲁棒性和精度都有保障。

主权项：1.一种悬架系统，其特征在于，包括电磁减振器、柔性外套及端盖，所述电磁减振器包括壳体、电机、丝杠、滚珠螺母及活塞杆，所述壳体围成两端开口的收容空间，所述电机安装于所述壳体的底部开口位置，所述丝杠的底部穿过所述收容空间与所述电机的输出轴连接，顶部悬置；所述滚珠螺母安装于所述丝杠上，并与所述丝杠配合形成滚珠丝杠副，所述活塞杆与所述滚珠螺母连接，驱动所述滚珠螺母沿所述丝杠的轴线方向上下移动，带动所述丝杠旋转，进而驱动所述电机的转子旋转；所述柔性外套设置于所述壳体的外围，所述柔性外套两端开口，所述端盖与所述活塞杆固定并封堵所述柔性外套的顶部开口，所述壳体封堵所述柔性外套的底部开口，所述柔性外套、电磁减振器及端盖配合围成封闭的腔室，所述腔室内填充压缩气体形成空气弹簧，所述电机与控制电路电连接，所述控制电路中设置有可变电阻；所述悬架系统的控制方法包括如下步骤：S1:构建所述悬架系统的数学模型，表示为： 式中，ms、mv分别表示簧上质量和簧下质量，zs、zv、zr分别表示簧上位移、簧下位移以及路面位移激励，ks、kt分别表示空气弹簧刚度和轮胎刚度，cs为电磁减振器的阻尼系数，表示簧上加速度，表示簧上速度，表示簧下加速度，表示簧下速度；S2:构建所述空气弹簧的数学模型，表示为： 式中，Fair为空气弹簧的弹性力，P0、V0分别为空气弹簧的初始气压和体积，Pa为大气压力，h0为空气弹簧的安装高度，Ae为空气弹簧的内部有效面积，y为空气弹簧的形变量；S3:构建所述电磁减振器的数学模型，表示为： 式中，ki、ke分别为所述电机的反电势常数和转矩常数，rb为所述滚珠丝杠副的传动比，Rm为所述电机的内阻，为所述控制电路中的可变电阻；S4:基于状态变量法，将所述悬架系统转化为状态空间的形式，表示为：x＝[x1x2x3x4]T x2＝zs-zv，x4＝zv-zr，式中，x表示状态变量，表示状态变量的导数，A表示系统的系数矩阵，Bu表示控制力输入的系数矩阵，u表示控制力输入，Bd表示路面速度激励的系数矩阵，d表示路面速度激励；x1表示簧上速度，x2表示悬架动挠度，x3表示簧下速度，x4表示轮胎动挠度；S5:用T-S模糊的方法对所述悬架系统的刚度进行分段线性化，将所述悬架系统的非线性模型转换为线性模型，表示为： 其中hi为分段的隶属度函数，表示段与段之间的权重关系，Ai为分段的系统的系数矩阵，Bu,i为分段的控制力输入的系数矩阵，Bd,i为分段的路面速度激励的系数矩阵；S6:采用状态观测器，估算车辆不能直接测量出的状态量，所述状态观测器表示为： 式中，Li为观测器增益，j为传感器测量值，为状态观测值，为观测器的观测值；S7:根据观测得到的状态量，采用H∞上层控制器计算出期望控制力，H∞上层控制器表示为： 式中，Ki为控制器增益，u为控制器计算出来的控制力；选取簧上加速度为控制效果的评价指标： 式中，Ci为输出矩阵，Du,i为直接传递矩阵；选取H∞性能指标： S8:根据求出来的期望控制力和此时刻悬架系统的相对速度计算出期望阻尼系数，依照所述电磁减振器的数学模型计算出实际阻尼系数的变化范围，若期望阻尼系数大于实际阻尼系数的最大值，采用实际阻尼系数的最大值输出给下层控制器；若期望阻尼系数小于实际阻尼系数的最小值，采用实际阻尼系数的最小值输出给下层控制器；若期望阻尼系数处于实际阻尼系数的变化范围内，采用期望阻尼系数输出给下层控制器；若此时刻悬架系统的相对速度为0，直接将实际阻尼系数的最大值输出给下层控制器。

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权利要求：

百度查询： 中国海洋大学 一种悬架系统及其控制方法