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原文传递基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换系统及方法

专利名称：	基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换系统及方法
摘要：	本发明涉及一种基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换系统及方法，包括信号采集模块、信号处理模块、工况判断模块、等级识别模块、模式识别模块和执行模块。利用车用传感器采集车速信号、汽车转向角信号、车身垂向加速度信号、车身与路面垂向相对位移信号；通过ECU实现数据计算，得到ISO路面等级、频率拟合指数，经训练好的分类器对公路等级进行识别；同时，根据识别的公路等级，结合车辆行驶的工况，对混合电磁悬架进行相应模式的切换，以兼顾安全性和舒适性要求。本发明采用直线电机作为作动器，实现悬架主动控制的同时，回馈悬架振动能量，以减少能耗。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏大学
发明人：	汪若尘;盛富鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910521318.7
公开号：	CN110329028A
分类号：	B60G17/015(2006.01);B;B60;B60G;B60G17
申请人地址：	212013 江苏省镇江市学府路301号
主权项：	1.一种基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换方法，其特征在于,包括如下步骤： 1)初始化系统变量，所述系统变量包括传感器采样距离参数S、间隔距离参数S1和间隔距离参数S2、加速度阈值a0及转向角阈值b0； 2)实时采集数据，即汽车每行驶距离S，车速传感器、转向角传感器、车身垂向加速度传感器和激光位移传感器分别采样车速信号u、采样转向角信号a、车身垂向加速度信号z1和激光位移传感器采样车身与路面相对位移信号z2； 3)计算距离S内的路面高程信号z和汽车加速度信号b； 4)构建汽车加速度信号向量A、汽车转向角信号向量B和路面高程信号向量Z，即每间隔距离S1，根据采样点的汽车加速度信号、汽车转向角信号及路面高程信号，分别构建汽车加速度信号向量A、汽车转向角信号向量B和路面高程信号向量Z，各信号向量形式如下：汽车转向角信号向量汽车加速度信号向量路面高程信号向量其中，N1为距离S1内采样点数目，即N1＝S1/S，ai(i＝1，2，…，N1)表示距离S1内第i个汽车转向角信号，bi(i＝1，2，…，N1)表示距离S1内第i个汽车加速度信号，zi(i＝1，2，…，N1)表示距离S1内第i个路面高程信号； 5)判断距离S1内汽车工况，并计算工况因子M； 6)识别距离S1内公路等级，并计算公路等级因子L； 7)计算距离S1内综合评价因子q； 8)构建综合评价因子信号向量Q，即每间隔距离S2，根据综合评价因子信号，构建综合评价因子信号向量Q，并计算距离S2内的模式切换因子s； 9)切换电磁混合悬架模式。 2.如权利要求1所述的基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换方法，其特征在于,所述步骤3)中所述路面高程信号z的计算公式如下：所述汽车加速度信号b的计算公式如下： 3.如权利要求1所述的基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换方法，其特征在于，所述步骤5)中判断距离S1内汽车工况、计算工况因子M的方法如下： 5.1)根据转向角信号向量计算向量中满足\|ai\|≤a0(1≤i≤N1)的元素所占的比例P1； 5.2)根据汽车加速度信号向量计算向量中满足\|bi\|≤b0(1≤i≤N1)的元素所占的比例P2； 5.3)确定工况因子，若P1≥30％或者P2≥30％，则当前时段为非安全工况，工况因子M＝0；否则车辆处于安全工况，工况因子M＝1。 4.如权利要求1所述的基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换方法，其特征在于，所述步骤6)中识别距离S1内公路等级、计算公路等级因子的方法如下： 6.1)利用Burg算法建立自回归模型，对路面高程信号向量Z进行空间频谱估计和分析，获取离散的功率谱密度函数值G(n)(其中n表示空间频率)； 6.2)利用Cote积分公式，对空间频率在0.011m-1～2.83m-1范围内离散的功率谱密度函数值G(n)进行数值积分，即从而得到空间频率在0.011m-1～2.83m-1范围内路面不平度均方值 6.3)依据空间频率在0.011m-1～2.83m-1范围内不同ISO等级路面的路面不平度均方值σ的范围，判断当前时段ISO路面等级R的值，得出当前时段路面不平度G； 6.4)对当前离散的功率谱密度函数值G(n)和空间频率n在对数坐标系下进行最小二乘法进行拟合，以获取频率拟合指数W，具体拟合公式如下： lgG(n)＝-W×lgn-W(1+lgG)； 6.5)将路面等级R和频率拟合指数W，输入经过训练好并且阈值已优化的公路等级分类器中，获得公路等级因子L，所述公路等级因子L与公路等级的关系为：当前距离范围S1内公路等级为高速公路时，公路等级因子L＝0；当前距离范围S1内公路等级为一级公路时，公路等级因子L＝1；当前距离范围S1内公路等级为二级公路时，公路等级因子L＝2；当前距离范围S1内公路等级为三级公路时，公路等级因子L＝3；当前距离范围S1内公路等级为四级公路时，公路等级因子L＝4。 5.如权利要求1所述的基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换方法，其特征在于，所述步骤7)中，计算距离S1内综合评价因子q的方法如下：如果工况因子M＝0，则综合评价因子q＝0；如果工况因子M＝1且公路等级因子L＝0，则综合评价因子q＝1；如果工况因子M＝1且公路等级因子L＝1，则综合评价因子q＝2；如果工况因子M＝1且公路等级因子L＝2，则综合评价因子q＝3；如果工况因子M＝1且公路等级因子L＝3，则综合评价因子q＝4；如果工况因子M＝1且公路等级因子L＝4，则综合评价因子q＝5。 6.如权利要求1所述的基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换方法，其特征在于所述步骤8)中，计算距离S2内的模式切换因子的方法如下： 8.1)在距离S2内，根据综合评价因子信号，构建综合评价因子信号向量Q，记为：其中，N2为S2内信号数目，即N2＝S2/S1，qj(j＝1，2，···，N2)表示S2距离内第j个综合评价因子信号； 8.2)根据综合评价因子信号向量分别计算向量中满足qr＝s1(1≤r≤N2；s1＝0，1，2，3，4，5)的元素的比例，分别记为I0、I1、I2、I3、I4和I5； 8.3)计算最大比例值Im＝max(I0，I1，I2，I3，I4，I5)，确定模式切换因子s。 7.如权利要求1所述的基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换方法，其特征在于，所述步骤9)中电磁混合悬架模式切换方法为：如果距离S2内，Im≤40％，电磁混合悬架保留上一时间段的工作模式，不进行模式切换；否则根据模式切换因子s对电磁混合悬架的工作模式进行切换。 8.如权利要求6所述的基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换方法，其特征在于，所述步骤8.3)中，确定模式切换因子s的方法如下：若Im＝I0，则模式切换因子s＝0；若Im＝I1，则模式切换因子s＝1；若Im＝I2，则模式切换因子s＝2；若Im＝I3，则模式切换因子s＝3；若Im＝I4，则模式切换因子s＝4；若Im＝I5，则模式切换因子s＝5。 9.如权利要求7所述的基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换方法，其特征在于所述根据模式切换因子s对电磁混合悬架的工作模式进行切换，其中，所述电磁混合悬架的工作模式包括安全模式、舒适模式、综合模式和馈能模式，切换规则如下：模式切换因子s＝0时，将电磁混合悬架工作模式切换为安全模式，模式切换因子s＝1时，将电磁混合悬架工作模式切换为安全模式，模式切换因子s＝2时，将电磁混合悬架工作模式切换为馈能模式，模式切换因子s＝3时，将电磁混合悬架工作模式切换为综合模式，模式切换因子s＝4时，将电磁混合悬架工作模式切换为舒适模式，模式切换因子s＝5时，将电磁混合悬架工作模式切换为安全模式。 10.一种基于公路等级识别的混合电磁悬架模式切换系统，其特征在于包括信号采集模块、信号处理模块、工况判断模块、公路等级识别模块、模式识别模块和执行模块，其中，所述信号处理模块、工况判断模块、公路等级识别模块和模式识别模块集成在ECU芯片中，模块间通过CAN总线连接，信号采集模块通过线束与ECU芯片进行数据传输；所述信号采集模块包括采样传感器、车速传感器、转向角传感器、车身垂向加速度、激光位移传感器，采样传感器安装在汽车车轮上，根据车辆行驶的一定距离产生采样脉冲，用于控制车速传感器、转向角传感器、车身垂向加速度传感器和激光位移传感器进行工作；所述车速传感器安装在汽车变速箱输出轴上，用于采集车速信号；所述转向角传感器安装在汽车转向管柱下方，用于采集方向盘转动角度和转向方向的信号；所述车身垂向加速度传感器安装在簧载质量上，用于采集车身垂向加速度信号；所述激光位移传感器安装在簧载质量上，用于采集车身与路面相对位移信号；所述信号处理模块，用于计算各采样点的路面高程信号、采样点的汽车加速度信号并构建汽车加速度信号向量、汽车转向角信号向量和路面高程信号向量；所述工况判断模块用于识别当前工况并计算工况因子；所述公路等级识别模块用于计算公路等级因子，识别公路等级；所述模式识别模块，用于计算模式切换因子，识别当前悬架切换的模式；所述执行模块，用于控制混合电磁悬架内直线电机的工作状况，实现电磁混合悬架工作模式的切换。
所属类别：	发明专利