一種汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)，屬于汽車電子控制技術(shù)領域，其包括信號采集單元、上層控制模塊、底層控制模塊和執(zhí)行機構(gòu)，且相互間的信息流及能量流的交換與傳遞是由控制電路負責實施。本發(fā)明還公開了該系統(tǒng)的控制方法，上層控制模塊能根據(jù)汽車工況信號實時優(yōu)化出懸架的剛度及阻尼，并輸送給底層控制模塊作為其參考輸入信號，底層控制模塊再根據(jù)懸架的參考剛度及阻尼與當前剛度及阻尼的偏差，調(diào)用魯棒控制程序生成控制指令并以此來調(diào)節(jié)空氣彈簧及減振器的執(zhí)行機構(gòu)。本發(fā)明是在現(xiàn)有控制系統(tǒng)基礎上改進設計的，盡可能繼承了原控制系統(tǒng)零部件，使得在成本少許增加的情況下提高了整個電子控制系統(tǒng)的運算速度，汽車性能得到良好改善。
【專利說明】
一種汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明屬于汽車電子控制技術(shù)領域，具體涉及一種汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與被動懸架相比，電子控制空氣懸架(Electronically Controlled AirSuspens1n，簡稱ECAS)能在汽車良好路面行駛時降低懸架參數(shù)從而提高乘坐舒適性，或能在凹凸路面行駛時增大懸架參數(shù)從而提高操縱穩(wěn)定性，且車軸垂向加速度小可以降低路面破壞和提高抓地性能;而與主動懸架相比，其具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低和容易實現(xiàn)。在歐美日等汽車發(fā)達國家，ECAS已經(jīng)廣泛應用于高級客車、重型貨車、中型貨車、掛車、特種車輛(隔振要求高的儀表車、救護車等)和豪華乘用車;而我國交通部早在2010年制定《營運客車類型劃分及等級評定》中規(guī)定高級客車必須配置空氣懸架?？梢灶A見的是，隨著空氣懸架在我國客車上的成功應用，必會走上電子化、智能化的軌道上來，并將會廣泛應用于高級客車、重型卡車和高檔轎車等各類車型上來。因此，對于我國汽車業(yè)界而言，ECAS不僅具有廣闊的應用前景，更重要的是可以較快提升國產(chǎn)汽車的檔次、技術(shù)水平和市場競爭力，發(fā)展ECAS技術(shù)對促進我國汽車技術(shù)、經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠影響。
[0003]盡管ECAS目前達到了最初的設計目的，但仍然存在不少問題需要解決，其性能和功能亟待進一步完善，尤其是在我國汽車工業(yè)，對于ECAS的研究和應用還有很長的路要走，其中問題之一是，由于ECAS汽車在道路行駛中ECAS懸架剛度及阻尼會因調(diào)控發(fā)生改變;此夕卜，車輛載荷工況、輪胎剛度和行駛環(huán)境等均也會發(fā)生變化，等諸如此類變化。因此，ECAS是一個受到諸多不確定性因素影響的綜合系統(tǒng)。這就需要深入研究ECAS性能與參數(shù)攝動、夕卜界干擾之間的相互影響、相互制約關(guān)系。
[0004]如何抑制模型參數(shù)攝動和外部擾動等不確定性的影響，保持ECAS系統(tǒng)的穩(wěn)定和性能魯棒性，已引起汽車界科技人員的廣泛注意。而μ理論為解決上述問題提供了可能，從理論上消除了上述各種控制的缺陷，使系統(tǒng)在模型參數(shù)攝動及外界擾動下具有相當好的穩(wěn)定和性能魯棒性，能較好保障汽車的行駛品質(zhì)。
[0005]基于前期的研究發(fā)現(xiàn)及文獻報道可知，μ理論的基本思想是將輸入、輸出、傳遞函數(shù)、不確定性等進行關(guān)聯(lián)重構(gòu)，以隔離所有的攝動。μ方法除了在理論上不具有保守性外，還能將魯棒穩(wěn)定性與魯棒性能協(xié)調(diào)統(tǒng)一，即通過μ分析與μ綜合，使ECAS系統(tǒng)動態(tài)設計問題轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€控制系統(tǒng)的魯棒性問題。因此，μ理論可以分析具有參數(shù)攝動和外擾影響下的ECAS魯棒性。使ECAS良好跟蹤汽車性能的同時隔離不確定性影響，表現(xiàn)較好的穩(wěn)定性。而如何將外部干擾、不確定性因素和非線性ECAS系統(tǒng)模型進行關(guān)聯(lián)重構(gòu)，以隔離所有的攝動(含外部干擾、不確定性因素)，再通過μ分析與μ綜合，使ECAS控制系統(tǒng)設計問題轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€系統(tǒng)模型的魯棒性問題進行求解，這是本發(fā)明所需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)，本發(fā)明的另一目的在于提供汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)的控制方法。
[0007]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)，其包括信號采集單元、上層控制模塊、底層控制模塊和執(zhí)行機構(gòu)，所述的信號采集單元、上層控制模塊、底層控制模塊和執(zhí)行機構(gòu)通過控制電路依次相連;所述的控制電路包括MCU核心電路、信號采集單元電路、控制輸出電路、存儲電路、通信電路和電源電路;所述上層控制模塊中設有上層MCU;所述底層控制模塊中設有底層MCU;其中，所述的MCU核心電路為上層MCU或底層MCU的運算、判斷和決策提供能量流和信息流;所述的信號采集單元電路和電源電路均與上層控制模塊的輸入信號接口電路相連接，為上層控制模塊提供信息流和能量流，上層控制模塊的輸出信號接口電路與底層控制模塊的輸入信號接口電路相連接，為底層控制模塊提供信息流和能量流，底層控制模塊的控制輸出接口電路分別與空壓機驅(qū)動電路、空氣彈簧調(diào)控電路和減振器調(diào)控電路相連接，為空壓機、空氣彈簧和減振器工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)輸出指令并加以功率放大。
[0009]所述上層控制模塊還包括儲存于ROM的免疫控制程序;所述底層控制模塊還包括儲存于ROM的魯棒控制程序;所述的免疫控制程序能根據(jù)車身垂向加速度、懸架動撓度和車軸垂向加速度信息，利用免疫算法求解出與汽車狀態(tài)相匹配的懸架剛度及阻尼，并將此數(shù)字信號輸出給底層控制模塊，并作為其剛度及阻尼的輸入?yún)⒖?底層控制模塊的魯棒控制程序再根據(jù)懸架剛度及阻尼的參考值與當前的實際值的偏差，進行運算、判斷和決策，并生成空氣彈簧及減振器的執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)控指令，使得空氣彈簧和減振器的性能動態(tài)跟蹤整車性能變化。
[0010]其還包括信號采集單元、空壓機繼電器、空氣彈簧電磁閥、減振器步進電機及車載電源;所述的信號采集單元通過信號線與上層控制模塊的I端口相連，上層控制模塊的O端口通過信號線與底層控制模塊的I端口相連，底層控制模塊的O端口通過信號線與空壓機繼電器、空氣彈簧電磁閥和減振器步進電機分別相連;所述的車載電源通過電源線與上層控制模塊、底層控制模塊、空壓機繼電器、空氣彈簧電磁閥和減振器步進電機分別相連。
[0011]在所述的電源電路串聯(lián)于汽車啟動電源開關(guān)上。
[0012]所述的電源電路串聯(lián)于設置汽車方向盤轉(zhuǎn)向柱的啟動電源開關(guān)上；當汽車鑰匙處于啟動電源開關(guān)ON位置時，ECAS控制電路通電；相反，汽車鑰匙處于啟動電源開關(guān)OFF位置時，ECAS控制電路斷電。
[0013]在所述的上層控制模塊和空壓機繼電器之間設置儲氣罐氣壓傳感器。
[0014]所述的汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
[0015]I)汽車鑰匙插入電源啟動開關(guān)并轉(zhuǎn)向ON位置，空氣懸架的電子控制系統(tǒng)的電路與車載蓄電池接通，信號采集單元的傳感器進入工作狀態(tài)，進行采集儲氣罐氣壓、車身垂向加速度、懸架動撓度和車軸垂向加速度等信號；
[0016]2)電子控制系統(tǒng)將儲存于ROM儲氣罐參考氣壓Pref與儲氣罐氣壓傳感器采集到的當前實際氣壓P進行比較，并通過兩者偏差來控制空壓機繼電器工作狀態(tài)，若偏差大于
0.1bar則空壓機繼電器閉合使空壓機啟動工作，給儲氣罐充氣直到氣壓偏差恢復O時空壓機繼電器斷開;若氣壓偏差小于0.1bar則進入步驟3);
[0017]3)上層控制模塊根據(jù)信號采集單元的其他信息，啟用存儲于ROM的免疫控制程序，對車身垂向加速度、懸架動撓度和車軸垂向加速度加權(quán)之和視為抗體、空氣彈簧剛度及減振器阻尼均視為B細胞、以最佳整車綜合性能指標視為抗原，并為抗體、抗原和B細胞進行編碼，經(jīng)過繁殖、變異和更新一系列過程，利用抗體濃度選擇模型方法求解出與汽車性能協(xié)調(diào)匹配的懸架剛度及阻尼，并將此數(shù)字信號輸送給底層控制模塊的I端口，作為底層控制模塊的懸架剛度及阻尼輸入?yún)⒖?，進入步驟4);
[0018]4)底層控制模塊接收到輸入信號后，啟動存儲于底層ROM的魯棒控制程序，一方面根據(jù)懸架剛度偏差生成空氣彈簧調(diào)控指令，并將指令向空氣彈簧執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送，直到剛度偏差為O;與此同時，根據(jù)阻尼偏差生成減振器調(diào)控指令，并將指令向減振器執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送，直到阻尼偏差趨近O為止，進入步驟5);
[0019]5)電子控制系統(tǒng)的一個調(diào)控周期結(jié)束后，信號采集單元進入下一個采樣周期，控制系統(tǒng)重復步驟2)至步驟4)的過程，依此循環(huán)往復直到汽車啟動電源開關(guān)切斷電源為止。
[0020]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)及其控制方法，優(yōu)點在于:
[0021]I)底層控制模塊是基于μ理論進行開發(fā)的，可以隔離不確定性因素的影響，而能兼顧系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能魯棒性；
[0022]2)上層控制模塊是基于免疫算法進行開發(fā)的，可以實時動態(tài)規(guī)劃懸架剛度及阻尼，使ECAS懸架參數(shù)動態(tài)跟蹤整車性能變化；
[0023]3)本發(fā)明的是在現(xiàn)有控制系統(tǒng)基礎上改進設計的，盡可能繼承原來的控制系統(tǒng)硬件，使得在成本少許增加的情況下性能得到良好改善；
[0024]4)電子控制系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)設計，通過上層控制模塊與底層控制模塊的分工協(xié)作，可以提高整個電子控制系統(tǒng)的運算速度，縮短控制周期。
【附圖說明】
[0025]圖1為電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0026]圖2系統(tǒng)的控制電路關(guān)系圖；
[0027]圖3為儲氣罐氣壓控制流程圖；
[0028]圖4為上層控制模塊的免疫控制流程圖；
[0029]圖5為底層控制模塊的魯棒控制流程圖；
[0030]圖6為電子控制系統(tǒng)總控制流程圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本發(fā)明。
[0032]一種汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)，其包括信號采集單元、上層控制模塊102、底層控制模塊103和執(zhí)行機構(gòu)，所述的信號采集單元、上層控制模塊102、底層控制模塊103及執(zhí)行機構(gòu)通過控制電路使彼此順次相連?？刂齐娐钒∕CU核心電路、信號采集單元電路、、控制輸出電路、存儲電路、通信電路和電源電路;上層控制模塊1 2包括上層MCU、存儲單元和免疫控制程序;底層控制模塊103包括魯棒控制程序、底層MCU和存儲器。
[0033]如圖1所示，汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)包括信號采集單元101、上層控制模塊102、底層控制模塊103、空壓機繼電器104、空氣彈簧電磁閥105、減振器步進電機106及車載電源108;所述的信號采集單元101通過信號線與上層控制模塊102的I端口相連，上層控制模塊102的O端口通過信號線與底層控制模塊103的I端口相連，底層控制模塊103的O端口通過信號線與空壓機繼電器104、空氣彈簧電磁閥105和減振器步進電機106分別相連;所述的車載電源108通過電源線與上層控制模塊102、底層控制模塊103、空壓機繼電器104、空氣彈簧電磁閥105和減振器步進電機106分別相連。在電源線串聯(lián)于汽車啟動電源開關(guān)107。在上層控制模塊102和空壓機繼電器104之間設置儲氣罐氣壓傳感器。
[0034]如圖2所示，控制電路由MCU核心電路、信號采集單元電路、、控制輸出電路、存儲電路、通信電路和電源電路等組成。其中，M⑶核心電路為上層M⑶或底層MCU的運算、判斷和決策提供能源流和信息流;信號采集單元電路和電源電路均與上層控制模塊的輸入信號接口電路相連接，為上層控制模塊提供信息流和能量流，而其輸出信號接口電路與底層控制模塊的輸入信號接口電路相連接，為底層控制模塊提供信息流和能量流，而其控制輸出接口電路分別與空壓機驅(qū)動電路、空氣彈簧調(diào)控電路和減振器調(diào)控電路相連接，為空壓機、空氣彈簧和減振器等工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)傳送指令并加以功率放大。
[0035]進一步地，上層控制模塊的免疫控制程序能根據(jù)車身垂向加速度、懸架動撓度和車軸垂向加速度等信息，利用免疫算法求解出與汽車狀態(tài)相匹配的懸架剛度及阻尼，并將懸架剛度及懸架阻尼的信號傳送給底層控制模塊，并作為其剛度及阻尼的參考值。而底層控制模塊的魯棒控制程序再根據(jù)參考懸架剛度及阻尼與實際懸架剛度及阻尼的偏差，進行相關(guān)運算、判斷和決策，給空氣彈簧和減振器輸送調(diào)控指令，使空氣彈簧及減振器的性能跟蹤整車性能動態(tài)變化。
[0036]汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
[0037]I)汽車鑰匙插入電源啟動開關(guān)并轉(zhuǎn)向ON位置，空氣懸架的電子控制系統(tǒng)的電路與車載蓄電池接通，信號采集單元的傳感器進入工作狀態(tài)，進行采集儲氣罐氣壓、車身垂向加速度、懸架動撓度和車軸垂向加速度等信號；
[0038]2)電子控制系統(tǒng)將儲存于ROM儲氣罐參考氣壓Pref與儲氣罐氣壓傳感器采集到的當前實際氣壓P進行比較，并通過兩者偏差來控制空壓機繼電器工作狀態(tài)，若偏差大于
0.1bar則空壓機繼電器閉合使空壓機啟動工作，給儲氣罐充氣直到氣壓偏差恢復O時空壓機繼電器斷開;若氣壓偏差小于0.1bar則進入步驟3);
[0039]3)上層控制模塊根據(jù)信號采集單元的其他信息，啟用存儲于ROM的免疫控制程序，對車身垂向加速度、懸架動撓度和車軸垂向加速度加權(quán)之和視為抗體、空氣彈簧剛度及減振器阻尼均視為B細胞、以最佳整車綜合性能指標視為抗原，并為抗體、抗原和B細胞進行編碼，經(jīng)過繁殖、變異和更新一系列過程，利用抗體濃度選擇模型方法求解出與汽車性能協(xié)調(diào)匹配的懸架剛度及阻尼，并將此數(shù)字信號輸送給底層控制模塊的I端口，作為底層控制模塊的懸架剛度及阻尼輸入?yún)⒖迹M入步驟4);
[0040]4)底層控制模塊接收到輸入信號后，啟動存儲于底層ROM的魯棒控制程序，一方面根據(jù)懸架剛度偏差生成空氣彈簧調(diào)控指令，并將指令向空氣彈簧執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送，直到剛度偏差為O;與此同時，根據(jù)阻尼偏差生成減振器調(diào)控指令，并將指令向減振器執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送，直到阻尼偏差趨近O為止，進入步驟5);
[0041]5)電子控制系統(tǒng)的一個調(diào)控周期結(jié)束后，信號采集單元進入下一個采樣周期，控制系統(tǒng)重復步驟2)至步驟4)的過程，依此循環(huán)往復直到汽車啟動電源開關(guān)切斷電源為止。
[0042]圖3為儲氣罐氣壓控制流程圖，在上層控制模塊102和空壓機繼電器104之間設置儲氣罐氣壓傳感器。儲氣罐氣壓傳感器采集氣壓信號，電子控制系統(tǒng)會將采集氣壓信號與儲存ROM內(nèi)的控制軟件參考氣壓進行比較，得到儲氣罐氣壓偏差值，再以偏差值生成空壓機繼電器104的調(diào)控指令:若偏差值大于0.lbar，發(fā)送指令使空壓機繼電器104閉合，空壓機繼電器104電源線路接通啟動工作，往儲氣罐充氣，內(nèi)部氣壓增大，偏差減小直到接近O為止；否則，空壓機繼電器104保持斷開狀態(tài)。
[0043]圖4為上層控制模塊對懸架參數(shù)進行免疫動態(tài)規(guī)劃流程圖。上層控制模塊102根據(jù)信號采集單元的相關(guān)信息，啟用存儲于ROM的免疫規(guī)劃程序，具體為:將車身垂向加速度、懸架動撓度和車軸垂向加速度加權(quán)之和(整車綜合性能指標)定義為抗體、空氣彈簧剛度及減振器阻尼均定義為B細胞、以最佳整車綜合性能指標定義為抗原，并為抗體、抗原和B細胞進行編碼，經(jīng)過繁殖、變異和更新等一系列過程，利用抗體濃度選擇模型方法求解出與汽車性能協(xié)調(diào)匹配的懸架剛度及阻尼，并通過O端口將懸架的剛度及阻尼信號輸送給底層控制模塊103的I端口，作為底層控制模塊的剛度及阻尼控制參考輸入。
[0044]圖5為底層控制模塊的魯棒控制流程圖。底層控制模塊1(2的1端口接收到上層控制模塊輸出信號后，1(2將參考懸架剛度及阻尼與原有懸架剛度及阻尼比較，若偏差不為0，則調(diào)用魯棒控制程序，根據(jù)輸入信號、ECAS汽車模型、權(quán)函數(shù)、不確定塊進行綜合運算，輸出減振器控制指令和空氣彈簧控制指令;若偏差為0，則不調(diào)用魯棒控制程序，空氣懸架執(zhí)行機構(gòu)和減振器執(zhí)行機構(gòu)保持原狀態(tài)。
[0045]圖6為電子控制系統(tǒng)總控制流程圖，底層控制模塊I端口接收到上層控制模塊的輸出信號后，MCU根據(jù)懸架剛度及阻尼偏差進行比較判斷:若偏差不為O，則啟動存儲于ROM的魯棒控制程序，一方面根據(jù)懸架剛度偏差生成空氣彈簧剛度調(diào)控指令，并將指令向空氣彈簧執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送，直到剛度偏差接近為0，另一方面，根據(jù)阻尼偏差生成減振器調(diào)控指令，并將指令向減振器執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送，直到阻尼偏差趨近O;若偏差均為0，則直接進行下一采樣周期。
[0046]具體技術(shù)方案是在ECAS原有系統(tǒng)基礎上，開發(fā)全新電子控制系統(tǒng)來取代現(xiàn)有電子控制系統(tǒng)。上層控制模塊I端口接收信號采集單元的相關(guān)信號，以汽車性能綜合指標(懸架動撓度、車身垂向加速度與車軸垂向加速度的加權(quán)之和)為抗原、懸架的剛度及阻尼變量為B細胞、汽車性能綜合指標最小值為抗體，并對抗原、抗體和B細胞進行編碼，通過免疫算法求解出與汽車性能最佳協(xié)調(diào)匹配的懸架剛度及其阻尼，并通過其O端口將剛度及阻尼參數(shù)實時傳輸給底層控制模塊I端口；接收到上層控制模塊信號后，底層控制模塊調(diào)用魯棒控制程序進行計算判斷，分別生成空氣彈簧剛度調(diào)控指令和減振器阻尼調(diào)控指令，并分別發(fā)送給空氣彈簧執(zhí)行機構(gòu)和減振器執(zhí)行機構(gòu)進行執(zhí)行動作，本循環(huán)調(diào)控到位后，電子控制系統(tǒng)進入下一次循環(huán)。
[0047]傳感器組包括空氣彈簧氣壓傳感器、大氣壓力傳感器、環(huán)境溫度傳感器、儲氣罐壓力傳感器、汽車速度傳感器、懸架動撓度傳感器、車身垂向加速度傳感器和車軸垂向加速度傳感器;空氣彈簧氣壓傳感器、大氣壓力傳感器、環(huán)境溫度傳感器、儲氣罐壓力傳感器、汽車速度傳感器、懸架動撓度傳感器、車橋垂向加速度傳感器和車身垂向加速度傳感器等與上層控制模塊輸入端連接;空氣彈簧氣壓傳感器用于采集空氣彈簧氣壓信號；大氣壓力傳感器用于采集大氣壓力信號；環(huán)境溫度傳感器用于采集大氣溫度信號;汽車速度傳感器用于采集汽車行駛速度;儲氣罐壓力傳感器用于采集儲氣罐的氣壓信號；車身垂向加速度傳感器用于采集車身垂向加速度信號；車軸加速度傳感器用于采集車軸垂向加速度信號；懸架撓度傳感器用于采集懸架動撓度信號?？諝鈴椈蓺鈮簜鞲衅髟O置于空氣彈簧上，用于采集空氣彈簧內(nèi)腔氣壓信號，并將該信號發(fā)送給上層控制模塊102;大氣壓力傳感器設置于空壓機進氣口前部，用于采集外部環(huán)境氣壓，并將其信號發(fā)送給上層控制模塊102;環(huán)境溫度傳感器設置于空壓機進氣口前部，用于采集外部環(huán)境溫度，并將其信號發(fā)送給上層控制模塊102;汽車速度傳感器設置于變速器輸出軸，用于采集汽車行駛速度，并將其信號發(fā)送給上層控制模塊102;車身垂向加速度傳感器設置于車身地板上，用于采集車身垂向加速度，并將其信號發(fā)送給上層控制模塊102;懸架動撓度傳感器設置于汽車前軸和后軸上，用于分別采集前懸架和后懸架的動撓度，并將其信號發(fā)送給上層控制模塊102。
[0048]執(zhí)行機構(gòu)包括空氣壓縮機繼電器，調(diào)控空氣彈簧剛度的左前繼電磁閥、左后電磁閥、右前電磁閥和右后電磁閥；調(diào)控減振器阻尼的左前步進電機、左后步進電機、右前步進電機和右后步進電機。
【主權(quán)項】
1.一種汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)，其特征在于:其包括信號采集單元、上層控制模塊(102)、底層控制模塊(103)和執(zhí)行機構(gòu)，所述的信號采集單元、上層控制模塊(102)、底層控制模塊(103)和執(zhí)行機構(gòu)通過控制電路依次相連;所述的控制電路包括MCU核心電路、信號采集單元電路、控制輸出電路、存儲電路、通信電路和電源電路;所述上層控制模塊(102)中設有上層MCU;所述底層控制模塊(103)中設有底層MCU;其中，所述的MCU核心電路為上層MCU或底層MCU的運算、判斷和決策提供能量流和信息流;所述的信號采集單元電路和電源電路均與上層控制模塊(102)的輸入信號接口電路相連接，為上層控制模塊(102)提供信息流和能量流，上層控制模塊(102)的輸出信號接口電路與底層控制模塊(103)的輸入信號接口電路相連接，為底層控制模塊(103)提供信息流和能量流，底層控制模塊(103)的控制輸出接口電路分別與空壓機驅(qū)動電路、空氣彈簧調(diào)控電路和減振器調(diào)控電路相連接，為空壓機、空氣彈簧和減振器工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)輸出指令并加以功率放大。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)，其特征在于:所述上層控制模塊(102)還包括儲存于ROM的免疫控制程序;所述底層控制模塊(103)還包括儲存于ROM的魯棒控制程序;所述的免疫控制程序能根據(jù)車身垂向加速度、懸架動撓度和車軸垂向加速度信息，利用免疫算法求解出與汽車狀態(tài)相匹配的懸架剛度及阻尼，并將此數(shù)字信號輸出給底層控制模塊(103)，并作為其剛度及阻尼的輸入?yún)⒖?底層控制模塊(103)的魯棒控制程序再根據(jù)懸架剛度及阻尼的參考值與當前的實際值的偏差，進行運算、判斷和決策，并生成空氣彈簧及減振器的執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)控指令，使得空氣彈簧和減振器的性能動態(tài)跟蹤整車性能變化。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)，其特征在于:其還包括信號采集單元(101)、空壓機繼電器(104)、空氣彈簧電磁閥(105)、減振器步進電機(106)及車載電源(108);所述的信號采集單元(101)通過信號線與上層控制模塊(102)的I端口相連，上層控制模塊(102)的O端口通過信號線與底層控制模塊(103)的I端口相連，底層控制模塊(103)的O端口通過信號線與空壓機繼電器(104)、空氣彈簧電磁閥(105)和減振器步進電機(106)分別相連;所述的車載電源(108)通過電源線與上層控制模塊(102)、底層控制模塊(103)、空壓機繼電器(104)、空氣彈簧電磁閥(105)和減振器步進電機(106)分別相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述的電源電路串聯(lián)于汽車啟動電源開關(guān)(107)上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源電路串聯(lián)于設置汽車方向盤轉(zhuǎn)向柱的啟動電源開關(guān)上；當汽車鑰匙處于啟動電源開關(guān)ON位置時，ECAS控制電路通電；相反，汽車鑰匙處于啟動電源開關(guān)OFF位置時，ECAS控制電路斷電。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述的上層控制模塊(102)和空壓機繼電器(104)之間設置儲氣罐氣壓傳感器。7.權(quán)利要求1?6中任意一項所述的汽車空氣懸架電子控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)汽車鑰匙插入電源啟動開關(guān)并轉(zhuǎn)向ON位置，空氣懸架的電子控制系統(tǒng)的電路與車載蓄電池接通，信號采集單元的傳感器進入工作狀態(tài)，進行采集儲氣罐氣壓、車身垂向加速度、懸架動撓度和車軸垂向加速度等信號； 2)電子控制系統(tǒng)將儲存于ROM儲氣罐參考氣壓Pref與儲氣罐氣壓傳感器采集到的當前實際氣壓P進行比較，并通過兩者偏差來控制空壓機繼電器工作狀態(tài)，若偏差大于0.1bar則空壓機繼電器閉合使空壓機啟動工作，給儲氣罐充氣直到氣壓偏差恢復O時空壓機繼電器斷開;若氣壓偏差小于0.1bar則進入步驟3); 3)上層控制模塊根據(jù)信號采集單元的其他信息，啟用存儲于ROM的免疫控制程序，對車身垂向加速度、懸架動撓度和車軸垂向加速度加權(quán)之和視為抗體、空氣彈簧剛度及減振器阻尼均視為B細胞、以最佳整車綜合性能指標視為抗原，并為抗體、抗原和B細胞進行編碼，經(jīng)過繁殖、變異和更新一系列過程，利用抗體濃度選擇模型方法求解出與汽車性能協(xié)調(diào)匹配的懸架剛度及阻尼，并將此數(shù)字信號輸送給底層控制模塊的I端口，作為底層控制模塊的懸架剛度及阻尼輸入?yún)⒖?，進入步驟4); 4)底層控制模塊接收到輸入信號后，啟動存儲于底層ROM的魯棒控制程序，一方面根據(jù)懸架剛度偏差生成空氣彈簧調(diào)控指令，并將指令向空氣彈簧執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送，直到剛度偏差為O;與此同時，根據(jù)阻尼偏差生成減振器調(diào)控指令，并將指令向減振器執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送，直到阻尼偏差趨近O為止，進入步驟5); 5)電子控制系統(tǒng)的一個調(diào)控周期結(jié)束后，信號采集單元進入下一個采樣周期，控制系統(tǒng)重復步驟2)至步驟4)的過程，依此循環(huán)往復直到汽車啟動電源開關(guān)切斷電源為止。
【文檔編號】B60G17/015GK105882347SQ201610270875
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】袁春元, 潘秀杰, 景旭文, 周宏根, 王新彥
【申請人】江蘇科技大學