CN118927906A - 一种减震器阻尼控制方法及系统、cdc减震器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减震器阻尼控制方法及系统、CDC减震器。该减震器阻尼控制方法包括：根据车辆当前行驶状态参数，确定需要CDC减震器产生的阻尼力，记作目标阻尼力；根据目标阻尼力，确定CDC控制阀的初始控制电流值，并以初始控制电流值控制CDC控制阀；获取CDC减震器的活塞两侧压力；根据CDC减震器的活塞两侧压力和车辆当前行驶状态，确定CDC控制阀的修正控制电流值，并以修正控制电流值控制CDC控制阀，使CDC减震器产生目标阻尼力。通过检测CDC减震器内部压力，分析出CDC减震器实时产生的阻尼情况，进而对CDC控制阀的控制电流进行修正，调整阀门开度，使CDC减震器实际产生车辆当前行驶状态所需的阻尼，从而实现闭环控制，提供准确的阻尼力。

Description

一种减震器阻尼控制方法及系统、CDC减震器

技术领域

本发明涉及汽车悬架技术领域，具体涉及一种减震器阻尼控制方法及系统、CDC减震器。

背景技术

CDC(Continuous Damping Control，连续阻尼控制)系统的核心部件有CDC控制器、CDC减震器、车身加速度传感器、车轮加速度传感器以及CDC控制阀构成，其中CDC减震器是基于传统的液力减震器构造，通过电子控制的阀门的开度大小来提供适应当前路况的阻尼。

现有CDC系统属于开环控制，通常车辆行驶状态相应所需阻尼和CDC控制阀控制电流的对应关系预设，固定不变，而CDC减震器实际产生的阻尼力除了与阀口开度大小有关，还受到多方面的影响。

比如，由于CDC系统的减震器等机械结构属于精密加工件，微小的结构尺寸偏差会带来较大的阻尼影响，各阻尼孔的机械尺寸均存在或多或少的偏差，这将使其他相同时，阻尼力也存在偏差。又比如外部环境因素，如温度，减震器油液的粘度对温度较为敏感，-20°到20°粘度变化约为20％，从而带来20％的阻尼力的变化。另外，在整个车辆的生命周期，减震器性能衰退也是一个影响因素，新旧减震器阻尼变化约为25％。因此，现有仅依靠预设对应关系进行控制的CDC系统，并不能使CDC减震器产生准确的阻尼力，从而不能准确的控制车身提供最佳舒适性和稳定性。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种减震器阻尼控制方法及系统、CDC减震器，能够排除温度、加工精度、使用耐久等对CDC减震器阻尼力的影响，使减震器提供准确的阻尼力，保证车辆在不同路况下均具有最佳的舒适性和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明一方面提供一种减震器阻尼控制方法，包括：

根据车辆当前行驶状态参数，确定需要CDC减震器产生的阻尼力，记作目标阻尼力；

根据目标阻尼力，确定CDC控制阀的初始控制电流值，并以初始控制电流值控制CDC控制阀；

获取CDC减震器的活塞两侧压力；

根据CDC减震器的活塞两侧压力和车辆当前行驶状态，确定CDC控制阀的修正控制电流值，并以修正控制电流值控制CDC控制阀，使CDC减震器产生目标阻尼力。

在上述减震器阻尼控制方法中，在根据车辆当前行驶状态参数，确定目标阻尼力及初始控制电流值，并以初始控制电流值控制CDC控制阀后，通过检测CDC减震器内部压力，分析出CDC减震器实时产生的阻尼情况，进而对CDC控制阀的控制电流进行修正，调整阀门开度，使CDC减震器实际产生车辆当前行驶状态所需的阻尼，从而实现控制-监测反馈-调整这样的一个闭环控制，提供准确的阻尼力，排除了温度、加工精度、使用耐久等因素对CDC减震器阻尼力的影响，确保在不同路况下都能提供最佳的舒适性和稳定性。另外，也降低阀体精度要求，降低成本，保证车辆CDC减震器在全生命周期及各种温度下的性能一致性。

进一步的，所述车辆当前行驶状态参数包括车身加速度、轮心位置和轮心加速度。

进一步的，所述根据目标阻尼力，确定CDC控制阀的初始控制电流值包括：

根据目标阻尼力，以及阻尼力与控制电流的预设对应关系，确定CDC控制阀的初始控制电流值。

进一步的，所述根据CDC减震器的活塞两侧压力和车辆当前行驶状态，确定CDC控制阀的修正控制电流值包括：

根据CDC减震器的活塞两侧压力和车辆当前行驶状态，采用DDPG算法确定CDC控制阀修正后的控制电流值。

优选的，在所述DDPG算法中：

状态空间根据车辆当前行驶状态参数和CDC减震器的活塞两侧压力设置；

动作空间为CDC控制阀的控制电流值；

奖励函数根据车辆的舒适性和稳定性设置。

为解决上述技术问题，本发明另一方面提供一种基于上述减震器阻尼控制方法的减震器阻尼控制系统，包括确定模块、第一控制模块、获取模块和第二控制模块；

所述确定模块用于根据车辆当前行驶状态参数，确定需要所述CDC减震器产生的阻尼力，记作目标阻尼力；

所述第一控制模块用于根据目标阻尼力，确定所述CDC控制阀的初始控制电流值，并以初始控制电流值控制所述CDC控制阀；

获取模块，用于获取CDC减震器的活塞两侧压力；

所述第二控制模块用于根据CDC减震器的活塞两侧压力和车辆当前行驶状态，确定所述CDC控制阀的修正控制电流值，并以修正控制电流值控制所述CDC控制阀，使所述CDC减震器产生目标阻尼力。

在上述减震器阻尼控制系统中，具有上述减震器阻尼控制方法的有益效果：在根据车辆当前行驶状态参数，确定目标阻尼力及初始控制电流值，并以初始控制电流值控制CDC控制阀后，通过检测CDC减震器内部压力，具体为活塞两侧的压力，分析出CDC减震器实时产生的阻尼情况，进而对CDC控制阀的控制电流进行修正，调整阀门开度，使CDC减震器实际产生车辆当前行驶状态所需的阻尼，从而实现闭环控制提供准确的阻尼力，排除了温度、加工精度、使用耐久等因素对CDC减震器阻尼力的影响，确保在不同路况下都能提供最佳的舒适性和稳定性。另外，也降低阀体精度要求，降低成本，保证车辆CDC减震器在全生命周期及各种温度下的性能一致性。

进一步的，该系统还包括CDC控制器、CDC减震器、CDC控制阀；所述CDC减震器包括所述活塞、工作缸、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器；所述获取模块包括所述第一压力传感器和所述第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器用于分别测量所述工作缸内所述活塞两侧的液体压力；

所述CDC控制器包括所述确定模块、所述第一控制模块和所述第二控制模块。

进一步的，该系统还包括车身加速度传感器、轮心位置传感器和轮心加速度传感器。

进一步的，所述CDC控制器还包括存储模块，所述存储模块内存储有阻尼力与控制电流的预设对应关系。

为解决上述技术问题，本发明还一方面提供一种基于上述减震器阻尼控制方法的CDC减震器，包括所述活塞、工作缸、第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器用于分别测量所述工作缸内所述活塞两侧的液体压力。

在上述CDC减震器中，在现有的CDC减震器结构中，增加了第一压力传感器和第二压力传感器，实现实时测量活塞两侧的液体压力，为分析CDC减震器实际产生的阻尼力提供可能。

综上，采用上述减震器阻尼控制方法及系统、CDC减震器，该减震器阻尼控制方法通过检测CDC减震器内部压力，分析出CDC减震器实时产生的阻尼情况，进而对CDC控制阀的控制电流进行修正，调整阀门开度，使CDC减震器实际产生车辆当前行驶状态所需的阻尼，从而实现控制-监测反馈-调整控制的闭环控制，提供准确的阻尼力，排除了温度、加工精度、使用耐久等因素对CDC减震器阻尼力的影响，确保在不同路况下都能提供最佳的舒适性和稳定性。

附图说明

在附图中：

图1为本发明减震器阻尼控制方法的流程图。

图2为本发明减震器阻尼控制方法的DDPG算法基本构型。

图3为本发明减震器阻尼控制系统的结构示意图。

图4为本发明减震器阻尼控制系统的整体结构示意图。

图中，1、CDC控制器；11、确定模块；12、第一控制模块；13、第二控制模块；14、获取模块；2、CDC减震器；21、活塞；22、工作缸；23、第一压力传感器；24、第二压力传感器；3、CDC控制阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

减震器阻尼力是减震器在受到一定冲击时所产生的阻力。阻尼力是指减震器在受到冲击时，通过其内部机制产生的阻碍物体运动的力，这种力能够将运动能量转化为热能或其他可以耗散的能量形式，从而减缓或消除振动。在车辆行驶过程中起到抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击的作用。它能够减少车辆行驶过程中的颠簸感，提高乘坐舒适性；同时，通过调节阻尼力的大小，还可以影响车辆的操控性和稳定性。

在CDC系统中，阀门开度和减震器的阻尼力之间存在直接的对应关系。首先，CDC减震器内部通过电子控制的阀门来改变两个腔室间连通部分的截面积，在流量一定的情况下，截面积的大小与流体的阻力成反比，因此，通过调整阀门的开度，可以改变油液在腔室间流动的阻力，从而实现对减震器阻尼力的调节。虽然具体的对应关系可能因不同的CDC系统设计和制造商而异，但通常可以认为阀门开度与阻尼力之间存在一种线性或近似线性的关系，即阀门开度越大，阻尼力越小；阀门开度越小，阻尼力越大；然而，在某些情况下，为了获得更精细的阻尼调节效果，这种关系也可能是非线性的。

CDC系统通常具有较宽的阻尼力调节范围，以适应从城市道路到高速公路、从日常驾驶到激烈驾驶等多种场景。这种可调节性是通过精确控制阀门开度来实现的。通过精确控制阀门开度来调节减震器的阻尼力，CDC系统能够显著提升驾驶体验。在不平整的路面上行驶时，系统可以降低阻尼力以减少震动和颠簸；而在高速过弯或紧急制动时，则可以增加阻尼力以提高车身稳定性和操控性。

实施例1

图1示出了本发明一种减震器阻尼控制方法，通过改变CDC控制阀3的阀门开度来调节油液流经阀门的速率，从而调整CDC减震器2的阻尼力，这种对应关系是精确且可调的，确保了CDC减震器2能够迅速响应路况及驾驶状况的变化。如图1所示，该减震器阻尼控制方法包括如下步骤S10-S40。

步骤S10：根据车辆当前行驶状态参数，确定需要CDC减震器2产生的阻尼力，记作目标阻尼力。

CDC系统根据车辆当前行驶状态参数确定减震器需要的阻尼力的过程，主要依赖于其高度集成的电子控制单元ECU和一系列传感器，现有技术中能够进行实时调节的CDC系统均可以实现。

本方法中，车辆当前行驶状态参数包括车身加速度、轮心位置和轮心加速度。通过安装在车辆上的多种传感器如车身加速度传感器、轮心位置传感器、轮心加速度传感器等实时监测车辆的行驶状态参数。这些数据会被实时传输到CDC控制器1中，进行处理和分析，以此确定当前需要CDC减震器2产生的阻尼力。通常不同的车辆当前行驶状态参数与目标阻尼力大小也具有预设的对应关系。其中，轮心为与CDC减震器2连接安装的车轮轮心。

步骤S20：根据目标阻尼力，确定CDC控制阀3的初始控制电流值，并以初始控制电流值控制CDC控制阀3。CDC控制阀3为电磁阀，通过调节控制电流的大小即可调整阀口大小，进而调节阻尼力。

具体可以根据目标阻尼力，以及阻尼力与控制电流的预设对应关系，确定CDC控制阀3的初始控制电流值。如背景技术中所说，CDC减震器2的阻尼力与CDC控制阀3的控制电流之间存在预设对应关系，以此即可进行确定初始控制电流至。

步骤S30：获取CDC减震器2的活塞21两侧压力。可以通过分别设置一个压力传感器进行实时获取。

步骤S40：根据CDC减震器2的活塞21两侧压力和车辆当前行驶状态，确定CDC控制阀3的修正控制电流值，并以修正控制电流值控制CDC控制阀3，使CDC减震器2产生目标阻尼力。

CDC系统在根据车辆当前行驶状态参数进行阻尼力调整后，会及时对此次的调整进行监测反馈和进一步优化调整，使减震器的阻尼力调整更加精准和高效。

修正控制电流值可以通过DDPG算法获取，DDPGDeep Deterministic PolicyGradient，深度确定性策略梯度是一种强化学习算法，它利用深度神经网络来近似策略函数和值函数，以实现决策过程的最优化。在车辆行驶过程中，将车辆当前行驶状态参数输入到训练好的策略网络中；策略网络输出CDC控制阀3的控制电流，进而实现对CDC控制阀3的实时优化调整，实现CDC系统闭环控制的方案。

算法基本构型如图2所示。策略网络表示为：a＝μ(s；θ^μ)；式中，a表示动作空间，s表示状态空间，θ^μ表示网络的学习权重。该策略网络给出了最优策略的确定性近似值。价值网络表示为：q＝Q(s；μ(s；θ^μ)；θ^Q)式中θ^Q表示价值网络的权重，q为价值网络输出的奖励值。策略网络通过策略梯度更新，价值网络通过时序差分TD误差计算的梯度进行更新。

深度确定性策略梯度DDPG强化学习算法流程包括如下1-12：

1、随机初始化θ^Q和θ^μ，从而对价值网络和策略网络进行随机初始化；随机初始化θ^Q′和θ^μ′对价值网络和策略网络的目标网络Q′和u′进行初始化；初始化缓冲区R；

2、反复执行下述步骤3-步骤12，直至达到设定的第一迭代次数；

3、初始化随机过程N和初始状态空间S₁；

4、反复执行下述步骤5-步骤12，直至达到设定的第二迭代次数后返回步骤3；

5、根据当前策略和探索噪声选择动作a_t＝μ(s^t|θ^μ)+N_t；

6、执行动作a_t，得到奖励值r_t以及下一个状态s_t+1；

7、将过程数据(s_t，a_t，r_t,s_t+1)存入缓冲区R；

8、从缓冲区R中随机抽取M个小批量的随机样本(s_i，a_i，r_i，s_i+1)；

9、根据下式计算y_i：

y_i＝r_i+γQ′(s_i+1，μ′(s_i+1|Q^μ′)|θ^Q′)；

10、通过最小化损失函数更新价值网络的参数；

11、利用采样的策略梯度更新策略网络的参数，从而优化策略网络输入的动作空间参数；

12、根据下式更新价值网络和策略网络的目标网络的权重θ^Q′和θ^μ′；

τθ^Q+(1-τ)θ^Q′→θ^Q′

τθ^μ+(1-τ)θ^μ′→θ^μ′

τ表示学习率，τ∈(0，1)通常取值0.005。

具体本方法中，状态空间根据车辆当前行驶状态参数和CDC减震器2的活塞21两侧压力设置。状态空间为：为s＝[a_s，s_wc，a_wc，p_a，p_b]；式中，a_s为车身加速，s_wc为轮心位移，a_wc为轮心加速度，p_a和p_b为CDC减震器2的活塞21两侧压力。

动作空间为CDC控制阀3的控制电流值。动作空间为a＝[I_CDC]；I_CDC表示为控制CDC的电流值。

奖励函数根据车辆的舒适性和稳定性设置。奖励函数：在CDC减振器闭环控制中，奖励函数就是对车辆动力学特性优劣程度进行量化；奖励值由车辆的动力学特性确定。以下情况，奖励将会为负值：车身加速度≥5m/s²；轮心位移≥80mm；轮心加速度≥7m/s²；最大迭代步数≥≥2500。

根据资料，用于轿车的CDC系统能够在1毫秒内读取车辆的行驶数据，并在同样短的时间内完成对减震器的调节，理论上来讲，其工作频率可以达到每秒钟1000次。因此上述方法执行过程需要的时间很短，在车辆当前行驶状态参数尚未发生变化时，即可已完成匹配调节控制。

实施例2

图3示出了本发明一种基于上述减震器阻尼控制方法的减震器阻尼控制系统。如图3所示，该减震器阻尼控制系统包括确定模块11、第一控制模块12、获取模块14和第二控制模块13；确定模块11用于根据车辆当前行驶状态参数，确定需要CDC减震器2产生的阻尼力，记作目标阻尼力；第一控制模块12用于根据目标阻尼力，确定CDC控制阀3的初始控制电流值，并以初始控制电流值控制CDC控制阀3；获取模块14用于获取CDC减震器2的活塞21两侧压力；第二控制模块13用于根据第一压力传感器23和第二压力传感器24检测的压力值，以及车辆当前行驶状态，确定CDC控制阀3的修正控制电流值，并以修正控制电流值控制CDC控制阀3，使CDC减震器2产生目标阻尼力。

第一压力传感器23和第二压力传感器24的安装适配结构，可以参考CDC控制阀3与CDC减震器2的安装适配结构。

如图4所示，该系统还包括CDC控制器1、CDC减震器2、CDC控制阀3；CDC减震器2包括活塞21、工作缸22、第一压力传感器23和第二压力传感器24；获取模块14包括第一压力传感器23和第二压力传感器24，第一压力传感器23和第二压力传感器24用于分别测量工作缸22内活塞21两侧的液体压力；CDC控制器1内设置确定模块11、第一控制模块12和第二控制模块13。

另外，该系统还包括车身加速度传感器、轮心位置传感器和轮心加速度传感器，用于获取车辆当前行驶状态参数：车身加速度、轮心位置和轮心加速度。CDC控制器1还包括存储模块，存储模块内存储有阻尼力与控制电流的预设对应关系，以便可以根据目标阻尼力，以及阻尼力与控制电流的预设对应关系，确定CDC控制阀3的初始控制电流值。

工作时，活塞杆带动活塞21在工作缸22中做往复运动，液压油经活塞21和CDC控制阀3的阀孔流动，当阀开启时阻尼降低。通过第一压力传感器23和第二压力传感器24，可以计算出活塞21两侧的压力差，根据活塞21面积，从而计算出减振器的实时阻尼力，进而对比目标阻尼力，通过对电磁阀的输入电流修正，从而可以提供准确的阻尼值，使CDC减震器2实际产生车辆当前行驶状态所需的阻尼，从而实现控制-监测反馈-调整控制的闭环控制，提供准确的阻尼力，排除了温度、加工精度、使用耐久等因素对CDC减震器2阻尼力的影响，确保在不同路况下都能提供最佳的舒适性和稳定性。

另外，根据CDC减震器2的活塞21两侧压力，计算CDC减震器2实时阻尼力的计算公式为：F＝ΔP*A；其中，ΔP是活塞21两侧的压力差，A是活塞21面积，F为阻尼力。

实施例3

本发明一种基于上述减震器阻尼控制方法的CDC减震器2，结合图4所示，包括活塞21、工作缸22、第一压力传感器23和第二压力传感器24，第一压力传感器23和第二压力传感器24用于分别测量工作缸22内活塞21两侧的液体压力。

使用时，通过检测CDC减震器2内部压力，分析出CDC减震器2实时产生的阻尼情况，进而对CDC控制阀3的控制电流进行修正，调整阀门开度，使CDC减震器2实际产生车辆当前行驶状态所需的阻尼，从而实现控制-监测反馈-调整控制的闭环控制，提供准确的阻尼力，排除了温度、加工精度、使用耐久等因素对CDC减震器2阻尼力的影响，确保在不同路况下都能提供最佳的舒适性和稳定性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减震器阻尼控制方法，其特征在于，包括：

根据车辆当前行驶状态参数，确定需要CDC减震器(2)产生的阻尼力，记作目标阻尼力；

根据目标阻尼力，确定CDC控制阀(3)的初始控制电流值，并以初始控制电流值控制CDC控制阀(3)；

获取CDC减震器(2)的活塞(21)两侧压力；

根据CDC减震器(2)的活塞(21)两侧压力和车辆当前行驶状态，确定CDC控制阀(3)的修正控制电流值，并以修正控制电流值控制CDC控制阀(3)，使CDC减震器(2)产生目标阻尼力。

2.根据权利要求1所述的一种减震器阻尼控制方法，其特征在于，所述车辆当前行驶状态参数包括车身加速度、轮心位置和轮心加速度。

3.根据权利要求1所述的一种减震器阻尼控制方法，其特征在于，所述根据目标阻尼力，确定CDC控制阀(3)的初始控制电流值包括：

根据目标阻尼力，以及阻尼力与控制电流的预设对应关系，确定CDC控制阀(3)的初始控制电流值。

4.根据权利要求1所述的一种减震器阻尼控制方法，其特征在于，所述根据CDC减震器(2)的活塞(21)两侧压力和车辆当前行驶状态，确定CDC控制阀(3)的修正控制电流值包括：

根据CDC减震器(2)的活塞(21)两侧压力和车辆当前行驶状态，采用DDPG算法确定CDC控制阀(3)修正后的控制电流值。

5.根据权利要求4所述的一种减震器阻尼控制方法，其特征在于，在所述DDPG算法中：

状态空间根据车辆当前行驶状态参数和CDC减震器(2)的活塞(21)两侧压力设置；

动作空间为CDC控制阀(3)的控制电流值；

奖励函数根据车辆的舒适性和稳定性设置。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述减震器阻尼控制方法的减震器阻尼控制系统，其特征在于，包括确定模块(11)、第一控制模块(12)、获取模块(14)和第二控制模块(13)；

所述确定模块(11)用于根据车辆当前行驶状态参数，确定需要所述CDC减震器(2)产生的阻尼力，记作目标阻尼力；

所述第一控制模块(12)用于根据目标阻尼力，确定所述CDC控制阀(3)的初始控制电流值，并以初始控制电流值控制所述CDC控制阀(3)；

获取模块(14)，用于获取CDC减震器(2)的活塞(21)两侧压力；

所述第二控制模块(13)用于根据CDC减震器(2)的活塞(21)两侧压力和车辆当前行驶状态，确定所述CDC控制阀(3)的修正控制电流值，并以修正控制电流值控制所述CDC控制阀(3)，使所述CDC减震器(2)产生目标阻尼力。

7.根据权利要求6所述的一种减震器阻尼控制系统，其特征在于，还包括CDC控制器(1)、CDC减震器(2)、CDC控制阀(3)；

所述CDC减震器(2)包括所述活塞(21)、工作缸(22)、第一压力传感器(23)和第二压力传感器(24)；所述获取模块(14)包括所述第一压力传感器(23)和所述第二压力传感器(24)，所述第一压力传感器(23)和所述第二压力传感器(24)用于分别测量所述工作缸(22)内所述活塞(21)两侧的液体压力；

所述CDC控制器(1)包括所述确定模块(11)、所述第一控制模块(12)和所述第二控制模块(13)。

8.根据权利要求6所述的一种减震器阻尼控制系统，其特征在于，还包括车身加速度传感器、轮心位置传感器和轮心加速度传感器。

9.根据权利要求6所述的一种减震器阻尼控制系统，其特征在于，所述CDC控制器(1)还包括存储模块，所述存储模块内存储有阻尼力与控制电流的预设对应关系。

10.一种基于权利要求1-5任一项所述减震器阻尼控制方法的CDC减震器(2)，其特征在于，包括所述活塞(21)、工作缸(22)、第一压力传感器(23)和第二压力传感器(24)，所述第一压力传感器(23)和所述第二压力传感器(24)用于分别测量所述工作缸(22)内所述活塞(21)两侧的液体压力。