山东理工大学张帆获国家专利权
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龙图腾网获悉山东理工大学申请的专利主动悬架车辆及其控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116766853B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310236995.0,技术领域涉及:B60G17/016;该发明授权主动悬架车辆及其控制方法是由张帆;蔡金田;李褚;刚宪约;李丽君;焦学健设计研发完成,并于2023-03-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本主动悬架车辆及其控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开主动悬架车辆及其控制方法。所述主动悬架车辆的每个车轮均配置有一个具有伸缩调节功能的主动执行机构。所述控制方法首先构造车辆的承载与变形联合控制矩阵,并测量当前的车体状态参数;由前路预瞄系统确定当前时刻的下一时刻各车轮即将承受的垂向位移激励,超前解算所述下一时刻的车高车姿与轮荷的被动响应;确定同一时刻的车高车姿和可行轮荷期望,并逆向解算车辆行驶到该垂向位移激励时的悬架主动调节量;最后通过主动调节使行驶中的车辆实时追逐所述的车高车姿和可行轮荷期望。本发明可实施任意轴数车辆行进间的车高车姿和轮荷分配的同步、主动控制,显著提升车辆在复杂路面下的通过性、机动性和稳定性。
本发明授权主动悬架车辆及其控制方法在权利要求书中公布了:1.一种控制主动悬架车辆的控制方法,所述主动悬架车辆的车轮和车桥通过主动悬架系统与车体连接,传感系统和主动悬架系统分别为控制系统的输入端和输出端,每个所述车轮均配置有所述主动悬架系统的一个主动执行机构,所述主动执行机构具有伸缩调节功能,其特征在于: 所述主动悬架车辆的车桥轴数是两轴或两轴以上的任意轴数; 所述主动执行机构由流体系统或机电系统驱动;当利用流体系统进行驱动时,该流体是液压流体、压缩气体中的任一种; 所述主动执行机构的伸缩调节量由所述控制系统确定,在行驶中对所述主动执行机构实施主动伸缩调节以便实现车辆真实的通过未来驶过路径时车高车姿实时追逐所述的车高车姿期望,与此同时,各车轮的轮荷分配同步且实时追逐可行轮荷期望; 所述控制方法中的坐标系定义以所述车体的质心为原点,x轴平行于地面指向车辆行进方向,z轴垂直指向上方,y轴指向驾驶员左侧,各所述车轮的纵、横向坐标依次记为xi,yi,i=1,2,...n,每个车轮与所述主动执行机构分别一一对应,所述车体总重量记为G,所述控制方法包括以下步骤: 首先,所述主动悬架车辆在水平良好路面上驱动第i个所述主动执行机构主动伸长并由对应的位移传感器实时测量,直至产生单位位移,期间保持其他主动执行机构不主动调节,由力传感器测量每个所述车轮载荷的增量,按照从1到n的次序将所述车轮载荷的增量依次存放入矩阵第i列的第1到n行, 同时,由姿态传感器测量所述车体的侧倾角和俯仰角增量,按照从上到下的次序将所述增量依次存放入所述矩阵第i列的第n+1到n+2行;依次驱动各主动执行机构并执行上述测量和数据存放,直至构造出承载与变形联合控制矩阵,如下 其次,由所述姿态传感器测量所述车体当前时刻的侧倾角与俯仰角利用所述力传感器测量当前时刻各车轮的车轮载荷,并构造当前时刻的车轮载荷阵列 其次,根据所述的各车轮未来的垂向位移激励确定当前时刻的下一时刻各车轮即将承受的垂向位移激励阵列[d1…di…dn]T,并计算所述垂向位移激励阵列的平均值 其次,根据所述的承载与变形联合控制矩阵、所述当前时刻的侧倾角、俯仰角、车轮载荷阵列,以及所述的垂向位移激励阵列,构建无主动控制时车姿与车轮载荷的被动响应超前解算方程 公式2中,Fiv是超前解算得到的所述下一时刻行驶到所述垂向位移激励阵列的形貌特征上时各车轮将承受的载荷,i=1,2,...n,是超前解算得到的所述下一时刻车体将产生的侧倾角和俯仰角,j=x,y,所述平均值是所述下一时刻车体将产生的车高增量; 其次,所述控制系统基于所述未来的车高车姿期望确定所述下一时刻行驶到所述垂向位移激励阵列的形貌特征上时的车高期望和车姿期望; 同时,给出所述下一时刻的轮荷分配期望Fis,i=1,2,...n,并由以下步骤确定可行轮荷期望:首先,以车轮轮荷Fi与轮荷分配期望Fis的均方差最小为优化目标,以力学平衡条件为约束,解算出轮荷期望初值i=1,2,...n;然后,以所述轮荷期望初值为优化初值,设定轮荷的有效优化范围,进而以力学平衡条件为约束,继续优化解算得出所述下一时刻行驶到所述垂向位移激励阵列的形貌特征上时的可行轮荷期望i=1,2,...n; 其次,根据所述的承载与变形联合控制矩阵、所述的车姿与车轮载荷的被动响应,所述的车姿期望和可行轮荷期望,构建悬架主动调节逆向解算方程: 公式3中,为所述的车姿期望,j=x,y; 其次,求解公式3得到悬架主动调节基础阵列[a1…ai…an]T,并计算其平均值将所述悬架主动调节基础阵列减去所述平均值并补偿所述的车高期望ah,得到 其次,求解公式4得到所述主动悬架车辆在所述下一时刻行驶到所述垂向位移激励阵列的形貌特征上时,同步达到所述车高、车姿和可行轮荷期望的悬架主动调节修正阵列 最后,所述控制系统控制所述的主动悬架车辆于所述下一时刻行驶到所述垂向位移激励阵列的形貌特征上,同时控制所述主动执行机构实施主动伸缩调节,于所述下一时刻同步的完成所述悬架主动调节修正阵列的作动调节,即完成单位时间间隔内的车高车姿和轮荷分配的同步、主动控制。
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