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原文传递基于车辆位姿偏差的惯性调控主动悬挂系统及控制方法

专利名称：	基于车辆位姿偏差的惯性调控主动悬挂系统及控制方法
摘要：	本发明公开了一种基于车辆位姿偏差的惯性调控主动悬挂系统及控制方法，系统包括车体、惯性测量单元、电控单元、伺服控制器组、多个车轮及与其一一对应的悬挂伺服作动油缸和测量悬挂伺服作动油缸行程的位移传感器。电控单元读取惯性测量单元测得的车体位姿参数，并计算车体当前时刻与前一时刻的位姿偏差，然后输出位姿控制参数至伺服控制器组，伺服控制器组根据位姿控制参数以及位移传感器的位移反馈值控制各悬挂伺服作动油缸的伸缩，使车辆行驶在不平路面时其质心沿直线或弧线运动，使车体姿态保持不变，从而降低车辆在复杂路面行驶时车体的振动，提高车辆行驶速度、操纵稳定性和行驶平顺性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	燕山大学
发明人：	赵丁选;巩明德;刘爽;张祝新;孙志国;杨彬;倪涛;郭庆贺;杨梦轲
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910709022.8
公开号：	CN110281727A
代理机构：	石家庄众志华清知识产权事务所(特殊普通合伙)
代理人：	张建
分类号：	B60G17/018(2006.01);B;B60;B60G;B60G17
申请人地址：	066004 河北省秦皇岛市海港区河北大街438号
主权项：	1.一种基于车辆位姿偏差的惯性调控主动悬挂系统，其特征在于：包括车体以及多个车轮，还包括惯性测量单元、电控单元、伺服控制器组、与车轮一一对应的悬挂伺服作动油缸和位移传感器，其中惯性测量单元、电控单元以及伺服控制器组固定于车体上，车轮通过悬挂伺服作动油缸连接于车体下方，位移传感器用于测量悬挂伺服作动油缸的行程，所述电控单元分别与惯性测量单元以及伺服控制器组通讯连接，伺服控制器组与位移传感器通讯连接，电控单元读取惯性测量单元测得的车辆位姿参数，并计算车辆当前时刻与前一时刻的位姿偏差，然后输出位姿控制参数至伺服控制器组，伺服控制器组根据电控单元输出的位姿控制参数以及位移传感器的位移反馈值控制各悬挂伺服作动油缸动作，使车辆质心近似沿直线或弧线运动使车体姿态保持不变。 2.根据权利要求1所述的基于车辆位姿偏差的惯性调控主动悬挂系统的控制方法，其特征在于：建立以惯性测量单元中心点O为坐标原点的坐标系OXYZ，定义车辆前进的正前方为Y轴正方向，车辆前进的右侧方向为X轴正方向，垂直XOY平面向上的方向为Z轴正方向；定义车体质心为W；在电控单元内部预先设置扫描周期，控制方法包括以下步骤： 1)在某个扫描周期内，惯性测量单元测量坐标原点O的垂向位移wO、俯仰角αO与侧倾角βO并输出至电控单元； 2)电控单元根据质心W相对坐标原点O的几何关系和坐标原点O的垂向位移wO、俯仰角αO与侧倾角βO，计算车辆质心W处的垂向位移ww、俯仰角αw和侧倾角βw； 3)电控单元对垂向位移ww、俯仰角αw和侧倾角βw进行截止频率为ωH的高通滤波，滤波后的垂向位移为wH、俯仰角为αH、侧倾角为βH； 4)将步骤3)得到的垂向位移wH、俯仰角αH以及侧倾角βH与上个扫描周期的值进行比较，计算出垂向位移、俯仰角、侧倾角的变化量Δw、Δα、Δβ，以-Δw、-Δα、-Δβ为位姿相对校正量，通过车辆悬挂机构的逆运动学算法计算出车辆各个悬挂伺服作动油缸的伸缩量的目标值，并将该目标值传输至伺服控制器组对各个悬挂伺服作动油缸进行位移伺服控制，实现对车体位姿目标的控制，使垂向位移wH、俯仰角αH以及侧倾角βH尽量保持稳定不变，使车辆质心的轨迹沿直线或弧线运动且车体姿态保持近似不变。 3.根据权利要求2所述的基于车辆位姿偏差的惯性调控主动悬挂系统的控制方法，其特征在于：车辆质心W处的垂向位移ww、俯仰角αw和侧倾角βw的计算公式如下：其中，设质心W在坐标系OXYZ中的坐标为xW、yW、zW。 4.根据权利要求2所述的基于车辆位姿偏差的惯性调控主动悬挂系统的控制方法，其特征在于截止频率ωH通过如下方法确定： S1、车辆静止于水平面时，高通滤波后输出的垂向位移wH、俯仰角αH和侧倾角βH均向0收敛； S2、车辆静止停放在所允许的极限横向坡度和纵向坡度上，高通滤波后输出的垂向位移wH、俯仰角αH和侧倾角βH收敛于一个较小的值，该值处于系统稳定控制所必须的误差范围内； S3、在满足S1与S2两种条件下截止频率ωH取低值。
所属类别：	发明专利