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JP6770466B2 - Suspension control device - Google Patents
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JP6770466B2 - Suspension control device - Google Patents

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JP6770466B2 JP2017054165A JP2017054165A JP6770466B2 JP 6770466 B2 JP6770466 B2 JP 6770466B2 JP 2017054165 A JP2017054165 A JP 2017054165A JP 2017054165 A JP2017054165 A JP 2017054165A JP 6770466 B2 JP6770466 B2 JP 6770466B2
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Description

本発明は、サスペンション制御装置に関する。 The present invention relates to a suspension control device.

車両が走行中にばね下部材が路面の凹凸を乗り越えると、懸架ばねが伸縮して懸架ばねがばね上部材を支持する支持力が変動するため、ばね上部材が振動する。このばね上部材の振動を抑制するために、車両におけるばね下部材とばね上部材との間に介装されるアクチュエータを介装し、このアクチュエータが発揮する推力を制御して、ばね上部材の振動を抑制するサスペンション制御装置がある。 When the lower spring member overcomes the unevenness of the road surface while the vehicle is running, the suspension spring expands and contracts, and the bearing force that the suspension spring supports the upper spring member fluctuates, so that the upper spring member vibrates. In order to suppress the vibration of the spring-loaded member, an actuator interposed between the unsprung member and the spring-loaded member in the vehicle is interposed, and the thrust exerted by this actuator is controlled to control the spring-loaded member. There is a suspension control device that suppresses vibration.

このようなサスペンション制御装置は、ばね上部材の上下方向速度を検知して、ばね上部材の振動を抑制するスカイフック制御を行うものが知られている。スカイフック制御では、ばね上部材を架空のスカイフックダンパで空中から吊るした状態をアクチュエータが発揮する推力の制御によって疑似的に実現して、ばね上部材の振動を抑制する(たとえば、特許文献1参照)。 Such a suspension control device is known to perform skyhook control by detecting the vertical velocity of the spring member and suppressing the vibration of the spring member. In the sky hook control, the state in which the spring member is suspended from the air by a fictitious skyhook damper is simulated by controlling the thrust exerted by the actuator to suppress the vibration of the spring member (for example, Patent Document 1). reference).

また、これから車両が走行する車両の前方の路面の凹凸を予めセンシングしておき、ばね下部材が路面に凹凸を乗り越える際にばね上部材に生じる振動を予測する予見制御を行って、乗心地の更なる向上を図るサスペンション制御装置が開発されている(たとえば、特許文献2参照)。予見制御では、路面の凹凸からこれから起こりうるばね下部材の振動を前もって検知し、ばね下部材の振動がばね上部材へ伝達されないようにアクチュエータの推力を制御して、ばね上部材の振動を抑制する。 In addition, the unevenness of the road surface in front of the vehicle on which the vehicle is traveling is sensed in advance, and predictive control is performed to predict the vibration generated in the sprung member when the unsprung member overcomes the unevenness on the road surface to improve the riding comfort. Suspension control devices for further improvement have been developed (see, for example, Patent Document 2). In predictive control, the vibration of the unsprung member that may occur from the unevenness of the road surface is detected in advance, and the thrust of the actuator is controlled so that the vibration of the unsprung member is not transmitted to the spring member to suppress the vibration of the unsprung member. To do.

特開平7−117447号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-117447 特開平7−315028号公報JP-A-7-315028

スカイフック制御を行うサスペンション制御装置は、ばね上部材の速度を検知して、アクチュエータでばね上部材の振動を抑制するが、ばね上部材の動きに対してこれを抑制する推力をアクチュエータに発揮させる。そのため、スカイフック制御を行うサスペンション制御装置にあっては、ばね上部材の振動を低減できるものの、振動抑制効果の向上が求められる。 The suspension control device that performs skyhook control detects the speed of the sprung member and suppresses the vibration of the sprung member with the actuator, but causes the actuator to exert a thrust that suppresses this against the movement of the sprung member. .. Therefore, in the suspension control device that performs skyhook control, although the vibration of the spring member can be reduced, it is required to improve the vibration suppressing effect.

また、予見制御を行うサスペンション制御装置では、路面の凹凸の検知精度がよくないと、ばね下部材からばね上部材に伝わる振動を精度よく予見できない。さらに、アクチュエータの制御指令から出力までの応答遅れがある。よって、予見制御を行うサスペンション制御装置では、ばね下部材からばね上部材に伝わる振動をうまく打ち消せない場合があり、振動抑制効果の向上が求められる。 Further, in the suspension control device that performs predictive control, the vibration transmitted from the unsprung member to the spring upper member cannot be accurately predicted unless the detection accuracy of the unevenness of the road surface is good. Furthermore, there is a response delay from the actuator control command to the output. Therefore, in the suspension control device that performs predictive control, it may not be possible to cancel the vibration transmitted from the unsprung member to the spring upper member well, and it is required to improve the vibration suppressing effect.

そこで、本発明は、ばね上部材の振動抑制効果を向上できるサスペンション制御装置の提供を目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a suspension control device capable of improving the vibration suppressing effect of the spring member.

上記した目的を達成するため、本発明のサスペンション制御装置は、車両におけるばね下部材とばね上部材との間に懸架ばねとともに介装されるアクチュエータを制御する制御器を備え、制御器は、ばね下部材の振動情報と、懸架ばねのばね定数と、アクチュエータの制御指令に対する応答遅れ情報とに基づいて、ばね下部材からばね上部材に伝達される伝達力を打ち消す制御指令を求める。このようにサスペンション制御装置が構成されると、アクチュエータの応答遅れを補償しつつばね下部材からばね上部材へ伝わる伝達力を打ち消せる。 In order to achieve the above object, the suspension control device of the present invention includes a controller for controlling an actuator interposed between the lower spring member and the upper spring member together with the suspension spring in the vehicle, and the controller is a spring. Based on the vibration information of the lower member, the spring constant of the suspension spring, and the response delay information to the control command of the actuator, a control command for canceling the transmission force transmitted from the lower member to the upper spring member is obtained. When the suspension control device is configured in this way, the transmission force transmitted from the unsprung member to the spring upper member can be canceled while compensating for the response delay of the actuator.

また、サスペンション制御装置は、アクチュエータが一次遅れ系である場合、懸架ばねのばね定数をKとし、ばね下部材の変位をXとし、アクチュエータの制御指令から出力までの伝達関数における時定数をTとし、ゲインをkとすると、以下の式(1)を演算して制御指令を求めてもよい。このように制御指令を求めると、一次遅れのアクチュエータに適した制御指令を生成できる。 The suspension control device, when the actuator is first-order lag system, the spring constant of the suspension spring and K S, a displacement of the unsprung member and X 2, the time constant of the transfer function to the output from the control command of the actuator Assuming that T is T and the gain is k, the control command may be obtained by calculating the following equation (1). By obtaining the control command in this way, it is possible to generate a control command suitable for the actuator with the primary delay.

Figure 0006770466
さらに、サスペンション制御装置は、アクチュエータが二次遅れ系である場合、懸架ばねのばね定数をKとし、ばね下部材の変位をXとし、アクチュエータの制御指令から出力までの伝達関数における固有角周波数をωとし、アクチュエータの制御指令から出力までの伝達関数における減衰率をζとすると、以下の式(2)を演算して制御指令を求めてもよい。このように制御指令を求めると、二次遅れのアクチュエータに適した制御指令を生成できる。
Figure 0006770466
Furthermore, the suspension control device, when the actuator is a secondary delay system, the spring constant of the suspension spring and K S, a displacement of the unsprung member and X 2, specific angle of the transfer function to the output from the control command of the actuator Assuming that the frequency is ω and the attenuation rate in the transfer function from the control command of the actuator to the output is ζ, the control command may be obtained by calculating the following equation (2). By obtaining the control command in this way, it is possible to generate a control command suitable for the actuator with the secondary delay.

Figure 0006770466
また、サスペンション制御装置は、ばね上部材の振動を抑制するばね上スカイフック制御力を加味して制御指令を求めてもよい。このように制御指令を求めると、アクチュエータがばね下部材からばね上部材へ伝達する伝達力を打ち消すだけでなく、ばね上部材の振動を抑制するばね上スカイフック制御力をも発揮するので、車両における乗心地が向上する。
Figure 0006770466
Further, the suspension control device may obtain a control command in consideration of the sprung skyhook control force that suppresses the vibration of the sprung member. When the control command is requested in this way, the actuator not only cancels the transmission force transmitted from the unsprung member to the sprung member, but also exerts the sprung skyhook control force that suppresses the vibration of the sprung member. Riding comfort is improved.

そして、サスペンション制御装置は、ばね下部材の振動を抑制するばね下スカイフック制御力を加味して制御指令を求めてもよい。このように制御指令を求めると、アクチュエータがばね下部材からばね上部材へ伝達する伝達力を打ち消すだけでなく、ばね下部材の振動を抑制するばね下スカイフック制御力をも発揮するので、車両における乗心地が向上する。 Then, the suspension control device may obtain a control command in consideration of the unsprung skyhook control force that suppresses the vibration of the unsprung member. When the control command is requested in this way, the actuator not only cancels the transmission force transmitted from the unsprung member to the unsprung member, but also exerts the unsprung skyhook control force that suppresses the vibration of the unsprung member. Riding comfort is improved.

本発明のサスペンション制御装置によれば、ばね上部材の振動抑制効果を向上できる。 According to the suspension control device of the present invention, the vibration suppressing effect of the spring member can be improved.

一実施の形態におけるサスペンション制御装置を示した図である。It is a figure which showed the suspension control device in one Embodiment. 一実施の形態の一変形例のサスペンション制御装置における制御器の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the controller in the suspension control device of one modification of one Embodiment. 一実施の形態における他の変形例のサスペンション制御装置の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the suspension control device of another modification in one Embodiment.

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1に示すように、一実施の形態におけるサスペンション制御装置Cは、車両Vのばね下部材である車輪Wとばね上部材である車体Bとの間に懸架ばねSとともに介装されるアクチュエータAを制御して車体Bの振動を抑制する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the figure. As shown in FIG. 1, the suspension control device C in one embodiment is an actuator A interposed between a wheel W which is an unsprung member of a vehicle V and a vehicle body B which is an upper spring member together with a suspension spring S. Is controlled to suppress the vibration of the vehicle body B.

以下、各部について詳細に説明する。図1に示すように、システムである車両Vは、外周にタイヤTiを有する車輪Wと、車体Bと、車輪Wと車体Bとの間に介装されて車体Bを弾性支持する懸架ばねSとで構成されている。 Hereinafter, each part will be described in detail. As shown in FIG. 1, the vehicle V, which is a system, is a suspension spring S which is interposed between a wheel W having tire Ti on the outer circumference, a vehicle body B, and the wheel W and the vehicle body B to elastically support the vehicle body B. It is composed of and.

車両Vは、タイヤTiをばね定数Kのばねとし、車輪Wを質量Mのマスとし、懸架ばねSをばね定数Kのばねとし、車体Bを質量Mのマスとする二質点二自由度のばねマスシステムであり、図1に示すばねマスシステムのモデルで表現できる。また、路面変位をXとし、車体Bの上下方向の変位をXとし、車輪Wの上下方向の変位をXとし、図1中で上向きを正としている。 Vehicle V, the tire Ti and spring of spring constant K t, the wheel W and the mass of the mass M 1, the suspension spring S and a spring of spring constant K S, two mass two to the vehicle body B and the mass of the mass M 2 It is a spring mass system with a degree of freedom, and can be represented by the model of the spring mass system shown in FIG. Further, the road surface displacement is X 0 , the vertical displacement of the vehicle body B is X 1 , the vertical displacement of the wheel W is X 2, and the upward direction is positive in FIG.

サスペンション制御装置Cは、ばね下部材である車輪Wの振動情報を検知するためのセンサ1とアクチュエータAに与える制御指令fa_refを求める制御器2とを備えている。 The suspension control device C includes a sensor 1 for detecting vibration information of the wheel W, which is an unsprung member, and a controller 2 for obtaining a control command fa_ref given to the actuator A.

サスペンション制御装置Cは、本例では、ばね下部材である車輪Wの振動情報として車輪Wの上下方向の変位Xと速度dX/dtを検知するために、センサ1は、加速度センサとされている。センサ1は、車輪Wの上下方向の加速度d/dtを検出し、制御器2へ入力する。 Suspension control device C, in this example, in order to detect the vertical displacement X 2 and velocity dX 2 / dt of the wheel W as the vibration information of the wheel W is unsprung member, the sensor 1 is an acceleration sensor ing. The sensor 1 detects the vertical acceleration d 2 X 2 / dt 2 of the wheel W and inputs it to the controller 2.

制御器2は、図1に示すように、センサ1から入力される加速度d/dtを積分して車輪Wの上下方向の速度dX/dtを求める速度演算部21と、加速度d/dtを二階積分して車輪Wの上下方向の変位Xを求める変位演算部22と、ばね下部材である車輪Wの振動情報としての変位Xと速度dX/dtに基づいて制御指令fa_refを生成してアクチュエータAへ入力する制御指令演算部23とを備えている。 The control unit 2, as shown in FIG. 1, a speed calculating section 21 for the acceleration d 2 X 2 / dt 2 that is input from the sensor 1 integrated to determine the vertical velocity dX 2 / dt of the wheel W, the acceleration Displacement calculation unit 22 that obtains the vertical displacement X 2 of the wheel W by integrating d 2 X 2 / dt 2 in the second order, and the displacement X 2 and velocity dX 2 / dt as vibration information of the wheel W that is a spring-down member. It is provided with a control command calculation unit 23 that generates a control command fa_ref based on the above and inputs the control command fa_ref to the actuator A.

このように、制御器2は、車輪Wの上下方向の変位Xと速度dX/dtからアクチュエータAへ与える制御指令fa_refを生成してアクチュエータAへ与える。制御指令fa_refは、アクチュエータAへ伸縮の方向と推力の大きさを指示する指令である。 Thus, the controller 2 gives generates a control command f A_ref provide the vertical displacement X 2 and velocity dX 2 / dt of the wheel W to the actuator A to the actuator A. The control command fa_ref is a command that instructs the actuator A in the direction of expansion and contraction and the magnitude of thrust.

アクチュエータAは、懸架ばねSに並列されて車体Bと車輪Wとの間に介装されており、たとえば、油圧や空圧を利用したテレスコピック型のシリンダや電動リニアアクチュエータ等とされており、動力源を有している。そして、アクチュエータAは、制御指令fa_refの入力により制御指令通りの方向と大きさの推力を発揮して伸縮し、車体Bおよび車輪Wを上下方向へ加振する。 The actuator A is interposed between the vehicle body B and the wheels W in parallel with the suspension spring S, and is, for example, a telescopic cylinder using hydraulic pressure or pneumatic pressure, an electric linear actuator, or the like. Has a source. Then, the actuator A exerts a thrust of the direction and magnitude according to the control command by inputting the control command fa_ref to expand and contract, and vibrates the vehicle body B and the wheels W in the vertical direction.

そして、図1に示すように、路面変位をXとし、車輪Wの上下方向の変位をXとし、車体Bの上下方向の変位をXとし、アクチュエータAの出力である推力をfとし、上向きを正として考えると、ばね上部材である車体Bの上下方向の釣り合いから車体Bの運動方程式は、以下の式(3)のように示せる。 Then, as shown in FIG. 1, a road surface displacement and X 0, the vertical displacement of the wheel W and X 2, the vertical displacement of the vehicle body B and X 1, the thrust is the output of the actuator A f a Assuming that the upward direction is positive, the equation of motion of the vehicle body B can be expressed as the following equation (3) from the vertical balance of the vehicle body B, which is a spring-up member.

Figure 0006770466
また、ばね下部材である車輪Wの上下方向の釣り合いから車輪Wの運動方程式は、以下の式(4)のように示せる。
Figure 0006770466
Further, the equation of motion of the wheel W can be expressed as the following equation (4) from the vertical balance of the wheel W which is an unsprung member.

Figure 0006770466
さらに、アクチュエータAを一次遅れ系とし、アクチュエータAの制御指令fa_refから出力である推力fまでの応答遅れにおける時定数をTとすると、アクチュエータAの応答に関する微分方程式は、以下の式(5)のように示せる。
Figure 0006770466
Additionally, the actuator A as a first-order lag system, when the time constant and T the response delay of the thrust to f a is outputted from the control instruction f A_ref actuator A, the differential equation for the response of the actuator A has the following formula (5 ) Can be shown.

Figure 0006770466
式(3)を分解すると以下の式(6)となる。
Figure 0006770466
The following equation (6) is obtained by decomposing the equation (3).

Figure 0006770466
ここで、路面変位Xの変動(外乱)によって車輪Wが振動するが、車輪Wの振動によって車体Bへ伝達される伝達力を打ち消せば、車体Bへ車輪Wの振動の伝達をキャンセルして絶縁できる。つまり、路面変位Xの変動(外乱)によって動かされる車体Bの変位Xと、アクチュエータAが推力fを発揮して動かされる車体Bの変位Xが全く逆の大きさになれば両者が相殺される。車輪Wの変位Xによって車体Bに作用する伝達力は、車輪Wの変位Xによって懸架ばねSが伸縮して懸架ばねSが発揮するばね力となるから、アクチュエータAの推力fが車輪Wの変位によって懸架ばねSが発揮するばね力Kの符号を反転した値に等しくなればよい。
Figure 0006770466
Here, the wheel W vibrates due to the fluctuation (disturbance) of the road surface displacement X 0 , but if the transmission force transmitted to the vehicle body B by the vibration of the wheel W is canceled, the transmission of the vibration of the wheel W to the vehicle body B is canceled. Can be insulated. Both words, the displacement X 1 of the vehicle body B which is moved by the fluctuation of the road surface displacement X 0 (the disturbance), if the magnitude of the displacement X 1 is completely reverse the vehicle body B which the actuator A is moved by exerting a thrust f a Is offset. Transmitting force acting on the vehicle body B by a displacement X 2 of the wheel W, since the suspension spring S and the suspension spring S is stretching the displacement X 2 of the wheel W is a spring force that exerts thrust f a of the actuator A the wheel The spring force K S X 2 exerted by the suspension spring S due to the displacement of W may be equal to the inverted value of the sign.

なお、式(3)では、K(X−X)と推力fの値が異符号で数値が等しい関係となれば、車体Bには加速度が生じないことを示しているように思える。つまり、推力f=−K(X−X)とすればよいようにも思える。ところが、(X−X)は、車体Bと車輪Wの相対変位であり、相対変位の変化は、旋回、制動或いは加速による車体Bの姿勢変化や車体Bへの積載荷重の変化によるものか路面変位に起因するものか判別がつかない。たとえば、ピッチングによって車体Bの前方が沈み込んで懸架ばねSを縮める場合、f=−K(X−X)としてアクチュエータAに推力を発揮させると、車体Bの沈み込みを助長する方向に推力を発揮してしまう。車体Bが浮き上がる場合には、浮き上がりを助長してしまう。このように、車体Bと車輪Wの相対変位をフィードバックする制御では、車体Bの姿勢が安定せず、却って、車体Bの振動が発振してしまうモードが存在する。よって、アクチュエータAの推力fが車輪Wの変位Xによって懸架ばねSが発揮するばね力K・Xを伝達力として、この伝達力を打ち消すように、アクチュエータAの推力fを求めればよい。以上を踏まえると、以下の式(7)が成り立てばよい。 In the formula (3), if K S and (X 2 -X 1) and a value related numeric opposite sign equal thrust f a, as indicated that the acceleration does not occur in the vehicle body B I think. In other words, it seems like may be used as the thrust f a = -K S (X 2 -X 1). However, (X 2- X 1 ) is the relative displacement between the vehicle body B and the wheels W, and the change in the relative displacement is also due to the change in the posture of the vehicle body B due to turning, braking or acceleration, or the change in the load on the vehicle body B. It is not possible to determine whether it is due to road surface displacement. For example, when reducing the suspension spring S sinks forward of the vehicle body B by pitching and exert a thrust to f a = -K actuator A as S (X 2 -X 1), to facilitate the sinking of the vehicle body B It exerts thrust in the direction. When the vehicle body B floats, it promotes the lifting. As described above, in the control for feeding back the relative displacement between the vehicle body B and the wheels W, there is a mode in which the posture of the vehicle body B is not stable and the vibration of the vehicle body B oscillates. Accordingly, the spring force K S · X 2 thrust f a of the actuator A is the suspension spring S is exerted by the displacement X 2 of the wheel W as transmission force, so as to cancel the transmission power, and obtains a thrust f a of the actuator A Just do it. Based on the above, the following equation (7) may be established.

Figure 0006770466
他方、ラプラス演算子をsとして、式(5)の制御指令とアクチュエータAの推力の関係を伝達関数で表現すると、伝達関数は、以下の式(8)で表現される。
Figure 0006770466
On the other hand, when the Laplace operator is s and the relationship between the control command of the equation (5) and the thrust of the actuator A is expressed by the transfer function, the transfer function is expressed by the following equation (8).

Figure 0006770466
この式(8)を式(7)に代入すると、式(9)となる。なお、式(9)中で、kはゲインである。この式(9)は、アクチュエータAの制御指令fa_refの入力から推力fを出力するまでの応答遅れが勘案された式となる。
Figure 0006770466
Substituting this equation (8) into equation (7) yields equation (9). In equation (9), k is a gain. The equation (9) is composed of an input control command f A_ref actuator A and expression response delay has been consideration of to the output of thrust f a.

Figure 0006770466
ラプラス演算子sが乗算される変数は微分されるので、式(9)を展開して整理すると、以下の式(10)が得られる。
Figure 0006770466
Since the variable to which the Laplace operator s is multiplied is differentiated, the following equation (10) can be obtained by expanding and rearranging equation (9).

Figure 0006770466
式(10)から理解できるように、変位Xに対して位相が進む速度を利用してアクチュエータAの応答遅れを補償できる制御指令fa_refを求める。この式(10)において、アクチュエータAの制御指令fa_refの入力から推力fを出力するまでの応答遅れについて、予め、実機において時定数Tとゲインkに計測すれば足り、車輪Wの変位Xと速度dX/dtをセンサ1で検知する加速度d/dtから得られる。よって、制御指令演算部23は、式(10)を演算すれば制御指令fa_refを求め得る。このように制御指令fa_refを求めてアクチュエータAへ入力するとアクチュエータAは、推力fを発揮して車輪Wからの伝達力を打ち消せるので、路面からの外乱入力による車体Bの振動を相殺して、車体Bの振動を抑制できる。
Figure 0006770466
As can be seen from equation (10), by utilizing the speed at which the phase is advanced relative to the displacement X 2 obtains a control command f A_ref capable of compensating the response delay of the actuator A. In this formula (10), the response delay from the input of the control instruction f A_ref actuator A to the output of thrust f a, in advance, sufficient by measuring the constant T and the gain k when the actual displacement of the wheel W X It is obtained from the acceleration d 2 X 2 / dt 2 that detects 2 and the velocity dX 2 / dt with the sensor 1. Therefore, the control command calculation unit 23 can obtain the control command fa_ref by calculating the equation (10). When the control command fa_ref is obtained and input to the actuator A in this way, the actuator A exerts a thrust fa to cancel the transmission force from the wheel W, so that the vibration of the vehicle body B due to the disturbance input from the road surface is offset. Therefore, the vibration of the vehicle body B can be suppressed.

以上より、本発明のサスペンション制御装置Cによれば、簡単な演算処理でアクチュエータAの応答遅れを補償しつつ外乱の影響を打ち消せるので、外乱入力である路面変位Xの変化による車体Bの振動を効果的に相殺でき、車体Bの振動抑制効果を向上できる。 From the above, according to the suspension control device C of the present invention, the influence of the disturbance can be canceled while compensating for the response delay of the actuator A by a simple calculation process, so that the vehicle body B due to the change of the road surface displacement X 0 which is the disturbance input The vibration can be effectively offset, and the vibration suppression effect of the vehicle body B can be improved.

なお、車輪Wの変位Xに懸架ばねSのばね定数Kを乗じて符号を反転させた−Kをそのまま制御指令fa_refとする場合でも車体Bの振動を抑制できるが、アクチュエータAの応答遅れの補償ができないため、振動抑制効果が劣ってしまう。これに対して、本発明のサスペンション制御装置Cによれば、アクチュエータAの応答遅れを補償しつつ外乱の影響を打ち消す制御力を求めるので、車体Bの振動抑制効果が向上するのである。 Although possible to suppress the vibration of the vehicle body B even when the the -K S X 2 obtained by inverting the sign of the displacement X 2 of the wheel W is multiplied by the spring constant K S of the suspension spring S as the control command f A_ref, actuator Since the response delay of A cannot be compensated, the vibration suppression effect is inferior. On the other hand, according to the suspension control device C of the present invention, since the control force for canceling the influence of the disturbance is obtained while compensating for the response delay of the actuator A, the vibration suppressing effect of the vehicle body B is improved.

なお、アクチュエータAが二次遅れの特性を備えている場合には、固有角周波数をωとし、減衰率をζとすると、ゲインをkとすると、制御指令fa_refから推力fまでの伝達関数は、以下の式(11)のように示される。 In the case where the actuator A is provided with a characteristic of the secondary delay, the natural angular frequency and omega, when the attenuation factor zeta, when the gain and k, the transfer function from the control command f A_ref to thrust f a Is expressed as the following equation (11).

Figure 0006770466
この式(11)を式(7)に代入すると、式(12)となる。式(12)は、アクチュエータAの制御指令fa_refの入力から推力fを出力するまでの二次の応答遅れが勘案された式となる。
Figure 0006770466
Substituting this equation (11) into equation (7) yields equation (12). Equation (12) is a second-order response delay from the input of the control instruction f A_ref actuator A to the output of thrust f a is consideration equation.

Figure 0006770466
ラプラス演算子sが乗算される変数は微分され、ラプラス演算子sの二乗が乗算される変数は二階微分となるので、式(12)を展開して整理すると、以下の式(13)が得られる。
Figure 0006770466
The variable to which the Laplace operator s is multiplied is differentiated, and the variable to which the square of the Laplace operator s is multiplied is the second derivative. Therefore, when the equation (12) is expanded and arranged, the following equation (13) is obtained. Be done.

Figure 0006770466
式(13)から理解できるように、アクチュエータAが二次の応答遅れ位の特性を備えている場合、一次遅れのアクチュエータAに比較して、変位Xから位相が進んだ速度dX/dtに加えて、更に位相が進んだ加速度d/dtを加味して、制御指令fa_refを求めればよい。つまり、二次遅れのアクチュエータAの場合、制御指令fa_refを求めるために利用するばね下部材である車輪Wの振動情報は、変位X、速度dX/dtおよび加速度d/dtとなる。このようにすれば、アクチュエータAの応答遅れを補償しつつ、路面からの外乱入力による車体Bの振動を相殺して、車体Bの振動を抑制できる。よって、アクチュエータAが高次の応答遅れとなれば、車輪Wの変位Xから位相が次数分進んだ情報を加味すれば、アクチュエータAの応答遅れの特性に対応して車体Bの振動を抑制できる。よって、制御指令fa_refを得るためのばね下部材である車輪Wの振動情報は、アクチュエータAの応答遅れの次数に応じて、前述のように決定すればよい。
Figure 0006770466
As can be understood from the equation (13), when the actuator A is provided with a characteristic of the secondary response delay position, first order lag as compared to the actuator A, the velocity dX 2 / dt of the displacement X 2 advances the phase In addition to this, the control command fa_ref may be obtained by adding the acceleration d 2 X 2 / dt 2 whose phase is further advanced. That is, in the case of the actuator A having a secondary delay, the vibration information of the wheel W, which is an unsprung member used to obtain the control command fa_ref , is displacement X 2 , velocity dX 2 / dt, and acceleration d 2 X 2 / dt. It becomes 2 . In this way, the vibration of the vehicle body B can be suppressed by canceling the vibration of the vehicle body B due to the disturbance input from the road surface while compensating for the response delay of the actuator A. Therefore, if the actuator A is a higher order response delay, if considering the information phase advances a few minutes following the displacement X 2 of the wheel W, suppressing the vibration of the vehicle body B so as to correspond to the characteristics of the response delay of the actuator A it can. Therefore, the vibration information of the wheel W, which is the unsprung member for obtaining the control command fa_ref , may be determined as described above according to the order of the response delay of the actuator A.

前述したところから理解できるように、本発明のサスペンション制御装置Cでは、路面変位を外乱として捉えて、外乱の入力によってシステムである車両Vにおける車体Bに伝達される力(伝達力)を打ち消す制御を実行している。よって、前記制御のみでアクチュエータAを制御する場合、アクチュエータAは、車体Bが振動した場合に振動を減衰させる減衰力を発揮できない。そこで、外乱入力によって前記伝達力を完全に打ち消せず車体Bが振動する場合も考慮して、前記制御に車体Bの振動を抑制するスカイフック制御を併用するとよい。 As can be understood from the above, in the suspension control device C of the present invention, the road surface displacement is regarded as a disturbance, and the force (transmission force) transmitted to the vehicle body B in the vehicle V, which is a system, is canceled by the input of the disturbance. Is running. Therefore, when the actuator A is controlled only by the control, the actuator A cannot exert a damping force for damping the vibration when the vehicle body B vibrates. Therefore, in consideration of the case where the vehicle body B vibrates without completely canceling the transmission force due to the disturbance input, it is preferable to use the sky hook control for suppressing the vibration of the vehicle body B together with the control.

スカイフック制御を行うには、車体Bの上下方向である車体速度dX/dtを検知して、前記車体速度dX/dtからばね上スカイフック制御力Fbskyを求め、ばね上スカイフック制御力Fbskyを車輪Wの変位Xによる伝達力を打ち消す力−Kに加算して、アクチュエータAの推力fを求めればよい。車体速度dX/dtを検知するには、図2に示すように、車体Bに車体Bの上下方向の加速度を検知する加速度センサ3を設け、制御器2に加速度センサ3で検知した加速度を積分して車体速度dX/dtを得る車速演算部24を設ければよい。また、制御指令演算部23は、車体速度dX/dtにばね上スカイフック減衰係数Cbskyを乗じてばね上スカイフック制御力Fbsky(Fbsky=CbskydX/dt)を求め、ばね上スカイフック制御力Fbskyと車輪Wの変位Xによる伝達力を打ち消す力−Kとを加算して、アクチュエータAの推力fを求めればよい。このようにして、求めた推力fを式(8)に代入して展開すると、以下の式(14)が得られる。 To perform skyhook control, the vehicle body speed dX 1 / dt in the vertical direction of the vehicle body B is detected, the spring skyhook control force F bsky is obtained from the vehicle body speed dX 1 / dt, and the spring skyhook control is performed. The thrust f a of the actuator A may be obtained by adding the force F bsky to the force −K s X 2 that cancels the transmission force due to the displacement X 2 of the wheel W. In order to detect the vehicle body speed dX 1 / dt, as shown in FIG. 2, the vehicle body B is provided with an acceleration sensor 3 for detecting the vertical acceleration of the vehicle body B, and the controller 2 is provided with the acceleration detected by the acceleration sensor 3. The vehicle speed calculation unit 24 may be provided to integrate and obtain the vehicle body speed dX 1 / dt. Further, the control command calculation unit 23 multiplies the vehicle body speed dX 1 / dt by the sprung skyhook damping coefficient C bsky to obtain the sprung skyhook control force F bsky (F bsky = C bsky dX 1 / dt), and obtains the spring. by adding the force -K s X 2 for canceling the transmission force due to the displacement X 2 of the upper skyhook control force F Bsky and the wheel W, it may be determined thrust f a of the actuator a. In this manner, when the thrust f a determined to expand it into the equation (8), equation (14) below is obtained.

Figure 0006770466
式(14)を用いて制御指令fa_refを求めれば、アクチュエータAは、伝達力を打ち消す力に加えてばね上スカイフック制御力Fbskyも発揮するので、車体Bが振動しても車体Bが制振されて車両における乗心地が向上する。
Figure 0006770466
If the control command fa_ref is obtained using the equation (14), the actuator A exerts the sprung skyhook control force F bsky in addition to the force that cancels the transmission force, so that the vehicle body B vibrates even if the vehicle body B vibrates. Vibration control improves the riding comfort in the vehicle.

スカイフック制御は、ばね下部材である車輪Wの制振に適用されてもよい。この場合には、車輪Wの上下方向の速度dX/dtにばね下スカイフック減衰係数Cwskyを乗じてばね下スカイフック制御力Fwsky(Fwsky=CwskydX/dt)を得て、車輪Wの変位Xによる伝達力を打ち消す力−Kに加算して、アクチュエータAの推力fを求めればよい。このようにして、求めた推力fを式(8)に代入して展開すると、以下の式(15)が得られる。 The skyhook control may be applied to the vibration damping of the wheel W which is an unsprung member. In this case, the unsprung skyhook damping coefficient C wsky is multiplied by the vertical velocity dX 2 / dt of the wheel W to obtain the unsprung skyhook control force F wsky (F wsky = C wsky dX 2 / dt). adds to the force -K s X 2 for canceling the transmission force due to the displacement X 2 of the wheel W, may be determined thrust f a of the actuator a. In this manner, when the thrust f a determined to expand it into the equation (8), equation (15) below is obtained.

Figure 0006770466
式(15)を用いて制御指令fa_refを求めれば、アクチュエータAは、伝達力を打ち消す力に加えてばね下スカイフック制御力Fwskyも発揮するので、車輪Wの振動を抑制できるので、車体Bにおける振動も抑制されて車両における乗心地が向上する。なお、車輪Wの制振にスカイフック制御を利用する場合、図1に示したサスペンション制御装置Cの構成を変更せずに適用可能である。
Figure 0006770466
If the control command fa_ref is obtained using the equation (15), the actuator A exerts the unsprung skyhook control force F wsky in addition to the force that cancels the transmission force, so that the vibration of the wheel W can be suppressed. The vibration in B is also suppressed, and the riding comfort in the vehicle is improved. When sky hook control is used for damping the wheel W, it can be applied without changing the configuration of the suspension control device C shown in FIG.

なお、車体Bと車輪Wの双方の制振にスカイフック制御を適用する場合には、式(14)の右辺に式(15)の右辺の第三項と第四項を加算して制御指令を求めればよい。 When applying skyhook control to the vibration control of both the vehicle body B and the wheel W, the control command is added by adding the third and fourth terms on the right side of the equation (15) to the right side of the equation (14). You just have to ask.

また、図3に示すように、車輪Wの振動を抑制するダイナミックダンパDを設けると、車輪Wの振動の抑制も可能となる。ダイナミックダンパDは、車輪Wにばね4とばね4に弾性支持される錘5とで構成されており、タイヤTiと懸架ばねSによって弾性支持される車輪Wの固有周波数にばね4と錘5とでなるばねマスシステムの固有周波数を一致させてある。このように、車輪Wの固有振動数にダイナミックダンパDの固有振動数を一致させると車輪Wの振動を抑制できる。このように伝達力を打ち消す制御に加えてダイナミックダンパDを併用すれば、車輪Wが振動しても、この振動を低減でき、車体Bの振動も効果的に抑制できる。また、ダイナミックダンパDは、車輪Wの振動を抑制できればよいので、回転慣性を利用したものでもよい。さらに、ダイナミックダンパDは、図3の破線で示すように、錘5と車輪Wとの間に減衰力を発揮するダンパ6を並列して構成されてもよい。ダンパ6を設ける場合、車輪Wの固有振動数とダイナミックダンパDの固有振動数がずれても、振動抑制が全くできなくなる事態とならず、ある程度、車輪Wの振動を抑制できる利点がある。また、車輪Wの制振にあたっては、特開2003−191702、特開2003−191703或いは特開2003−200702に開示されているようなサスペンション内蔵ホイールを用いてもよい。なお、ダイナミックダンパDやサスペンション内臓ホイールは、スカイフック制御に干渉しないので、伝達力を打ち消す制御とともに両者を併用してもよい。 Further, as shown in FIG. 3, if the dynamic damper D that suppresses the vibration of the wheel W is provided, the vibration of the wheel W can also be suppressed. The dynamic damper D is composed of a spring 4 on the wheel W and a weight 5 elastically supported by the spring 4. The dynamic damper D includes the spring 4 and the weight 5 at the specific frequency of the wheel W elastically supported by the tire Ti and the suspension spring S. The natural frequencies of the spring mass system consisting of are matched. In this way, if the natural frequency of the wheel W is matched with the natural frequency of the dynamic damper D, the vibration of the wheel W can be suppressed. If the dynamic damper D is used in combination with the control for canceling the transmission force in this way, even if the wheel W vibrates, this vibration can be reduced and the vibration of the vehicle body B can be effectively suppressed. Further, the dynamic damper D may be one that utilizes rotational inertia as long as the vibration of the wheel W can be suppressed. Further, as shown by the broken line in FIG. 3, the dynamic damper D may be configured by arranging dampers 6 that exert a damping force between the weight 5 and the wheels W in parallel. When the damper 6 is provided, even if the natural frequency of the wheel W and the natural frequency of the dynamic damper D deviate from each other, the vibration suppression cannot be performed at all, and there is an advantage that the vibration of the wheel W can be suppressed to some extent. Further, in controlling the vibration of the wheel W, a wheel with a built-in suspension as disclosed in JP-A-2003-191702, JP-A-2003-191703, or JP-A-2003-200702 may be used. Since the dynamic damper D and the wheel with a built-in suspension do not interfere with the skyhook control, both may be used together with the control for canceling the transmission force.

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, modifications, modifications, and changes can be made without departing from the scope of claims.

A・・・アクチュエータ、B・・・車体(ばね上部材)、C・・・サスペンション制御装置、S・・・懸架ばね、V・・・車両、W・・・車輪(ばね下部材)、2・・・制御器 A ... Actuator, B ... Body (spring member), C ... Suspension control device, S ... Suspension spring, V ... Vehicle, W ... Wheel (unsprung member), 2・ ・ ・ Controller

Claims (5)

車両におけるばね下部材とばね上部材との間に懸架ばねとともに介装されるアクチュエータを制御する制御器を備え、
前記制御器は、前記ばね下部材の振動情報と、前記懸架ばねのばね定数と、前記アクチュエータの制御指令に対する応答遅れ情報とに基づいて、前記ばね下部材から前記ばね上部材に伝達される伝達力を打ち消す制御指令を求める
ことを特徴とするサスペンション制御装置。
A controller for controlling an actuator interposed between the unsprung member and the sprung member in the vehicle together with the suspension spring is provided.
The controller transmits vibration information transmitted from the unsprung member to the sprung member based on vibration information of the unsprung member, spring constant of the suspension spring, and response delay information to a control command of the actuator. A suspension control device characterized in that a control command for canceling a force is sought.
前記制御器は、前記アクチュエータが一次遅れ系である場合、前記懸架ばねのばね定数をKとし、前記ばね下部材の変位をXとし、前記アクチュエータの制御指令から出力までの伝達関数における時定数をTとし、ゲインをkとすると、以下の式(16)を演算して前記制御指令を求める
ことを特徴とする請求項1に記載のサスペンション制御装置。
Figure 0006770466
Wherein the controller, if the actuator is a first-order lag system, the spring constant of the suspension spring and K S, a displacement of the unsprung member and X 2, the time in the transfer function to the output from the control command for the actuator The suspension control device according to claim 1, wherein when the constant is T and the gain is k, the following equation (16) is calculated to obtain the control command.
Figure 0006770466
前記制御器は、前記アクチュエータが二次遅れ系である場合、前記懸架ばねのばね定数をKとし、前記ばね下部材の変位をXとし、前記アクチュエータの制御指令から出力までの伝達関数における固有角周波数をωとし、前記アクチュエータの制御指令から出力までの伝達関数における減衰率をζとすると、以下の式(17)を演算して前記制御指令を求める
ことを特徴とする請求項1に記載のサスペンション制御装置。
Figure 0006770466
Wherein the controller, if the actuator is a two-order lag system, in the spring constant of the suspension spring and K S, a displacement of the unsprung member and X 2, the transfer function to the output from the control command for the actuator Claim 1 is characterized in that the control command is obtained by calculating the following equation (17), where ω is the natural angle frequency and the attenuation rate in the transfer function from the control command to the output of the actuator is ζ. The suspension control device described.
Figure 0006770466
前記制御器は、スカイフック制御に基づいて前記ばね上部材の振動を抑制するばね上スカイフック制御力を求め、前記ばね下部材の振動情報、前記懸架ばねのばね定数、前記アクチュエータの制御指令に対する応答遅れ情報および前記ばね上スカイフック制御力と基づいて前記制御指令を求める
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のサスペンション制御装置。
The controller obtains a spring-up skyhook control force that suppresses vibration of the spring-up member based on sky-hook control, and receives vibration information of the spring-down member, a spring constant of the suspension spring, and a control command of the actuator. The suspension control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control command is obtained based on the response delay information and the spring-loaded skyhook control force.
前記制御器は、スカイフック制御に基づいて前記ばね下部材の振動を抑制するばね下スカイフック制御力を求め、前記ばね下部材の振動情報、前記懸架ばねのばね定数、前記アクチュエータの制御指令に対する応答遅れ情報および前記ばね下スカイフック制御力と基づいて前記制御指令を求める
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のサスペンション制御装置。
The controller obtains an unspring skyhook control force that suppresses vibration of the unspring member based on skyhook control, and receives vibration information of the unspring member, a spring constant of the suspension spring, and a control command of the actuator. The suspension control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control command is obtained based on the response delay information and the spring-loaded skyhook control force.
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