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JP2018134899A - Suspension device and control apparatus - Google Patents

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JP2018134899A
JP2018134899A JP2017028956A JP2017028956A JP2018134899A JP 2018134899 A JP2018134899 A JP 2018134899A JP 2017028956 A JP2017028956 A JP 2017028956A JP 2017028956 A JP2017028956 A JP 2017028956A JP 2018134899 A JP2018134899 A JP 2018134899A
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JP
Japan
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vehicle body
control
displacement
road surface
disturbance
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JP2017028956A
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Japanese (ja)
Inventor
朋之 工藤
Tomoyuki Kudo
朋之 工藤
友夫 窪田
Tomoo Kubota
友夫 窪田
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KYB Corp
Original Assignee
KYB Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control apparatus that can inexpensively remove a vibrational component of outputs from a plant due to disturbance.SOLUTION: A suspension device according to the present invention includes wheels W each having a tire T and configured to travel on a road surface R, a vehicle body B, and a controller 2 configured to control an actuator A capable of controlling vibration of the vehicle body B in a system V that includes a suspension spring S interposed between the wheel W and the vehicle body B. The suspension device generates a control command on the basis of a transfer function Gr from a displacement Xof the road surface R to a displacement Xof the vehicle body B, a transfer function Gu from a control command Ufor the actuator A to the displacement Xof the vehicle body B, and the displacement information of the road surface R.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

車両が走行中に車輪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車体を支持する支持力が変動するため、車体が振動する。この車体振動を抑制するため、車両には、減衰力可変ダンパやアクチュエータを用いて車体の振動を抑制するサスペンション装置が用いられる場合がある。   When the vehicle travels over the road surface unevenness while the vehicle is running, the suspension spring expands and contracts, and the support force by which the suspension spring supports the vehicle body fluctuates, causing the vehicle body to vibrate. In order to suppress the vehicle body vibration, a suspension device that suppresses the vibration of the vehicle body using a damping force variable damper or an actuator may be used in the vehicle.

このようなサスペンション装置では、車体と車輪との間に介装されるアクチュエータや減衰力可変ダンパが発揮する荷重(制御力)を制御して車体の振動を抑制する。制御力をどのように求めるかは、制御則によって異なるが、一般的には、車体を制振するには車体の振動情報から求められる。   In such a suspension device, vibrations of the vehicle body are suppressed by controlling a load (control force) exerted by an actuator or a damping force variable damper interposed between the vehicle body and the wheel. How to obtain the control force varies depending on the control law, but in general, vibration control of the vehicle body is obtained from vibration information of the vehicle body.

このサスペンション装置は、パッシブダンパのみを利用した場合に比較して、効果的に車体振動を抑制できるが、車体の振動状況を把握してからアクチュエータ等が制御力を発揮するため、制御力の発生に時間遅れがあって車体振動を抑制し難い場合がある。そこで、路面の凹凸を予めセンシングしておき、車輪が路面の凹凸を乗り越える際に車体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装置が開発されている(たとえば、特許文献1参照)。   This suspension device can effectively suppress body vibration compared to the case where only passive dampers are used. However, since the actuator etc. exerts the control force after grasping the vibration state of the vehicle body, the generation of control force There is a case where it is difficult to suppress the vehicle body vibration due to a time delay. Therefore, a suspension device has been developed that senses road surface unevenness in advance and performs predictive control for predicting vibrations that occur in the vehicle body when the wheel gets over the road surface unevenness to further improve riding comfort ( For example, see Patent Document 1).

特開平7−315028号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-315028

このような予見制御を行うサスペンション装置では、路面変位をプレビューセンサでセンシングして車体振動を予測できるから、アクチュエータ等が発生する制御力で予測される車体振動を打ち消す制御が可能となる。   In the suspension device that performs such a predictive control, the vehicle body vibration can be predicted by sensing the road surface displacement with the preview sensor, so that it is possible to control the vehicle body vibration predicted by the control force generated by the actuator or the like.

しかしながら、アクチュエータ等が発揮すべき制御力を演算するには、路面入力から車体に加わると推測される伝達力を演算し、伝達力を打ち消す制御力を求めるといった複雑な演算が必要であった。   However, in order to calculate the control force that should be exerted by the actuator or the like, a complicated calculation such as calculating the transmission force estimated to be applied to the vehicle body from the road surface input and obtaining the control force that cancels the transmission force is required.

そこで、本発明は、簡単な演算処理で外乱の影響を打ち消す制御指令を生成可能なサスペンション装置および制御装置の提供を目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a suspension device and a control device capable of generating a control command that cancels the influence of disturbance by simple arithmetic processing.

上記した目的を達成するため、本発明のサスペンション装置は、制御器が路面の変位から車体の変位、速度或いは加速度までの伝達関数とアクチュエータに対する制御指令から車体の変位、速度或いは加速度までの伝達関数と路面の変位情報とに基づいて外乱の影響を打ち消す制御指令を生成する。よって、本発明のサスペンション装置では、路面入力による車体の振動を相殺して、車体の振動を抑制できる。   In order to achieve the above-described object, the suspension device of the present invention is configured such that the controller has a transfer function from the road surface displacement to the vehicle body displacement, velocity or acceleration and a transfer function from the control command to the actuator to the vehicle body displacement, velocity or acceleration. And a control command for canceling the influence of the disturbance based on the road surface displacement information. Therefore, in the suspension device of the present invention, it is possible to cancel the vibration of the vehicle body by canceling the vibration of the vehicle body due to road surface input.

また、サスペンション装置がスカイフック制御を併用する場合には、車体が振動しても、この振動を減衰させて車体が振動するのを効果的に抑制できる。   In addition, when the suspension device also uses skyhook control, even if the vehicle body vibrates, it is possible to effectively suppress the vibration of the vehicle body by attenuating this vibration.

さらに、サスペンション装置が車輪の振動を抑制するダイナミックダンパを備える場合には、車輪が振動しても、この振動を低減でき、車体の振動を効果的に抑制できる。   Further, when the suspension device includes a dynamic damper that suppresses the vibration of the wheel, even if the wheel vibrates, the vibration can be reduced and the vibration of the vehicle body can be effectively suppressed.

そして、制御装置は、外乱の入力に対して外乱の影響が時間遅れで出力されるシステムにおける出力を制御可能な制御対象を制御する制御器を備えており、外乱の入力からシステムの出力までの伝達関数とシステムの出力を制御する制御対象に対する制御指令から前記出力までの伝達関数とシステムに入力される外乱情報とに基づいて出力から外乱の影響を打ち消す制御指令を生成してもよい。このように構成された制御装置では、出力から外乱の影響を打ち消せる。   The control device includes a controller that controls a control target that can control the output in the system in which the influence of the disturbance is output with a time delay with respect to the input of the disturbance, and from the input of the disturbance to the output of the system. A control command for canceling the influence of the disturbance from the output may be generated based on the transfer function and the transfer function from the control command for the controlled object that controls the output of the system to the output and the disturbance information input to the system. In the control device configured as described above, the influence of disturbance can be canceled from the output.

本発明のサスペンション装置或いは制御装置によれば、簡単な演算処理で外乱の影響を打ち消す制御指令を生成可能である。   According to the suspension device or the control device of the present invention, it is possible to generate a control command that cancels the influence of disturbance by a simple arithmetic process.

一実施の形態におけるサスペンション装置が適用された車両のモデル図である。1 is a model diagram of a vehicle to which a suspension device according to an embodiment is applied. 一実施の形態におけるサスペンション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 device in one embodiment. 一実施の形態の一変形例のサスペンション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 device of the 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装置が適用された車両のモデル図である。FIG. 10 is a model diagram of a vehicle to which a suspension device according to another modified example of the embodiment is applied. 制振装置が適用された構造物のモデル図である。It is a model figure of the structure to which the damping device was applied.

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および図2に示すように、一実施の形態における制御装置は、車体Bの制振するサスペンション装置Cに適用されている。   The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the control device in one embodiment is applied to a suspension device C for damping a vehicle body B.

制御装置をサスペンション装置Cに適用するに当たり、外乱を路面変位Xとし、システムを車両Vとし、出力を車体Bの変位Xとし、出力を制御可能な制御対象をアクチュエータAとしている。 In applying the control device to the suspension device C, the disturbance is the road surface displacement X 0 , the system is the vehicle V, the output is the displacement X 2 of the vehicle body B, and the controlled object whose output can be controlled is the actuator A.

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、タイヤT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, a vehicle V as a system includes a wheel W having a tire T, a vehicle body B, and a suspension spring S that is interposed between the wheel W and the vehicle body B and elastically supports the vehicle body B. It is configured.

車両Vは、タイヤT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。 Vehicle V, the tire T and the spring of spring constant K 1, and the wheel W and the mass of the mass M 1, the suspension spring S and a spring of spring constant K 2, two mass two to the vehicle body B and the mass of the mass M 2 This is a spring mass system having a degree of freedom, and can be expressed by a model of the spring mass system shown in FIG.

また、サスペンション装置Cは、路面Rの変位情報として予め車輪Wが将来通過する路面変位(路面の上下方向の変位)Xをセンシングするセンサ1を備えている。センサ1は、たとえば、路面Rとの距離を検出する距離センサと、車体Bの上下方向加速度を検出する加速度センサを備えており、路面Rと車体Bとの距離と、加速度センサの出力から求めた車体Bの上下方向変位とに基づいて路面変位Xを検知する。なお、センサ1の構成は、前記したところに限られない。また、予め路面変位Xをサスペンション装置C側で把握している場合には、センサ1を省略できる。 The suspension device C includes a sensor 1 for sensing a road surface displacement (vertical displacement of the road surface) X 0 to advance the wheel W passes future as the displacement information of the road surface R. The sensor 1 includes, for example, a distance sensor that detects the distance from the road surface R and an acceleration sensor that detects the vertical acceleration of the vehicle body B. The sensor 1 is obtained from the distance between the road surface R and the vehicle body B and the output of the acceleration sensor. detecting a road surface displacement X 0 based on the vertical displacement of the vehicle body B was. The configuration of the sensor 1 is not limited to the above. Also, advance the road surface displacement X 0 when knows Suspension device C side can omit the sensor 1.

さらに、サスペンション装置Cは、制御指令Uを生成する制御器2と、制御器2が制御する制御対象として車輪Wと車体Bと間に介装されるアクチュエータAを備えている。制御器2は、図2に示すように、路面変位Xの入力によりアクチュエータAへ与える制御指令Uを生成し、アクチュエータAは、制御指令Uの入力により伸縮して車体Bを上下方向へ加振できる。アクチュエータAは、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を利用できる。 Furthermore, the suspension apparatus C includes a controller 2 that generates a control command U 0 and an actuator A that is interposed between the wheel W and the vehicle body B as a control target controlled by the controller 2. As shown in FIG. 2, the controller 2 generates a control command U 0 to be given to the actuator A in response to the input of the road surface displacement X 0 , and the actuator A expands and contracts in response to the input of the control command U 0 in the vertical direction. Can be excited. As the actuator A, for example, a telescopic cylinder using hydraulic pressure or pneumatic pressure, an electric linear actuator, or the like can be used.

本例では、システムの出力が車体Bの振動であるので、制御器2は、センサ1が検知した路面変位XからアクチュエータAに推力と伸縮方向を指示する制御指令Uを生成する。なお、路面Rの変位情報が既知である場合、制御器2は、車両Vの走行地点情報と前記変位情報とを参照して、車輪Wの現在の路面変位Xを把握すればよい。 In this example, since the output of the system is the vibration of the vehicle body B, the controller 2 generates a control command U 0 that instructs the actuator A on the thrust and the expansion / contraction direction from the road surface displacement X 0 detected by the sensor 1. In the case the displacement information of the road surface R is known, the control unit 2, by referring to said displacement information and the traveling point information of the vehicle V, it may be grasp the current road surface displacement X 0 of the wheel W.

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、上向きの変位を正として考え、路面変位Xから車体Bの変位Xまでの伝達関数をGrを以下の式(1)で定義する。 Then, as shown in FIG. 1, a road surface displacement and X 0, the vertical displacement of the wheel W and X 1, the vertical displacement of the vehicle body B and X 2, consider an upward displacement as positive, the road surface displacement the transfer function from X 0 to the displacement X 2 of the vehicle body B is defined in formula (1) below Gr.

Figure 2018134899
次に、制御指令をUとし、車体Bの上下方向の変位をXとし、上向きの変位を正として考え、制御指令Uから車体Bの変位Xまでの伝達関数をGuを以下の式(2)で定義する。
Figure 2018134899
Next, assume that the control command is U 0 , the vertical displacement of the vehicle body B is X 2 , the upward displacement is positive, and the transfer function from the control command U 0 to the displacement X 2 of the vehicle body B is expressed as follows: It defines with Formula (2).

Figure 2018134899
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、制御指令UによりアクチュエータAが伸縮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。よって、車体Bを動かさないようにさせるには、以下の式(3)が成り立てばよい。
Figure 2018134899
The displacement X 2 of the vehicle body B which is moved by the fluctuation of the road surface displacement X 0 (the disturbance), both if the magnitude of the displacement X 2 is completely reverse the vehicle body B which the actuator A is moved by expansion and contraction in response to the control instruction U 0 Offset. Therefore, in order to prevent the vehicle body B from moving, the following equation (3) may be established.

Figure 2018134899
この式(3)を変形して、制御指令Uについて解くと以下の式(4)となる。伝達関数Grと伝達関数Guは、車両(システム)Vのモデルから一義的に求まり既知であるから、式(4)中の右辺で路面変位Xが検出できれば、制御指令Uを求め得る。
Figure 2018134899
When this equation (3) is modified and solved for the control command U 0 , the following equation (4) is obtained. The transfer function Gu and the transfer function Gr is because it is known values are found uniquely from the model of the vehicle (system) V, if detected road surface displacement X 0 in the right-hand side in the formula (4) can determine the control command U 0.

Figure 2018134899
路面変位Xは、センサ1で検知できるので、本発明のサスペンション装置(制御装置)Cは、わざわざ、車体Bへの伝達力を求めるといった複雑な演算を要せずに路面変位Xから直接に制御指令Uを求め得るのである。外乱の入力から外乱の影響が出力に現れるまでに時間遅れがあるシステムでは、このように制御指令Uを生成してアクチュエータAを制御すれば、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 2018134899
Road displacement X 0, since detectable by the sensor 1, the suspension device (control device) C of the present invention, bother, directly from the road surface displacement X 0 without requiring complicated operations such determine the transfer force to the vehicle body B Therefore, the control command U 0 can be obtained. In a system in which there is a time delay from the input of the disturbance until the influence of the disturbance appears in the output, if the control command U 0 is generated and the actuator A is controlled in this way, the vibration of the vehicle body B caused by the disturbance input is canceled, 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装置(制御装置)Cによれば、簡単な演算処理で外乱の影響を打ち消す制御指令を生成でき、外乱入力である路面変位X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。 From the above, according to the suspension device (control device) C of the present invention can generate a control command for canceling the effect of disturbance by a simple arithmetic processing, offset the vibration of the vehicle body B by the road surface displacement X 0 is a disturbance input The vibration of the vehicle body B can be suppressed.

車両Vが鉄道車両であるような場合には、決まった軌道上を走行するため、走行区間における軌道の変位を予め把握可能であり、地点情報は車両モニタから入手できるので、センサを利用せずとも軌道の変位を把握でき、車体Bの振動を抑制する制御を実行できる。   When the vehicle V is a railway vehicle, the vehicle travels on a fixed track, so the displacement of the track in the travel section can be grasped in advance, and the point information can be obtained from the vehicle monitor. In both cases, the displacement of the track can be grasped, and the control for suppressing the vibration of the vehicle body B can be executed.

戻って、実際に制御を考えると、制御指令UからアクチュエータAの動作に関わる無駄時間τや動作遅れを考慮する必要があるが、図3に示すように、制御指令Uを得て、無駄時間と動作遅れの補償を行えばよい。なお、制御指令Uから車体Bの変位Xまでの伝達関数Guに、無駄時間と動作遅れを組み込んでおいてもよい。無駄時間に関しては、センサ1が車輪Wが将来通過する路面Rの路面変位Xを検知しており、車輪Wから車両Vの速度に無駄時間τを乗じた距離だけ手前の路面変位Xを用いれば無駄時間を補償できる。車両Vの速度は、車両に搭載される車速センサやECU(Electronic Control Unit)から得ればよい。また、動作遅れに関しては、伝達関数Guに組み込む場合、線形モデルとして組み込んで補償すればよい。 Returning to the actual control, it is necessary to consider the dead time τ and the operation delay related to the operation of the actuator A from the control command U 0 , but as shown in FIG. 3, the control command U 0 is obtained, It is sufficient to compensate for dead time and operation delay. The dead time and the operation delay may be incorporated in the transfer function Gu from the control command U 0 to the displacement X 2 of the vehicle body B. For the dead time, the sensor 1 is the wheel W has senses road displacement X 0 of the road surface R passing through the future, the front of the road surface displacement X 0 by a distance obtained by multiplying the dead time τ from the wheel W to the velocity of the vehicle V If used, dead time can be compensated. The speed of the vehicle V may be obtained from a vehicle speed sensor or ECU (Electronic Control Unit) mounted on the vehicle. Further, regarding the operation delay, when it is incorporated into the transfer function Gu, it may be compensated by incorporating it as a linear model.

前述したところでは、単輪のモデルであったが、四輪自動車の車体Bの制振制御を行うには、以下のようにすればよい。実際の四輪自動車では、四つの車輪Wのいずれか一つが路面Rの凹凸を通過すると、その影響は四輪全輪の直上の車体Bの振動に影響を与える。また、四輪自動車の車体Bの制振制御を行う場合、サスペンション装置Cは、四つの車輪Wと車体Bとの間にそれぞれに介装されるアクチュエータAを制御する。そして、四つのアクチュエータAのうちいずれか一つでも伸縮動作させると、その影響は四輪全輪の直上の車体Bの振動に影響を与える。   As described above, the model is a single-wheel model, but in order to perform the vibration suppression control of the vehicle body B of the four-wheeled vehicle, the following may be performed. In an actual four-wheeled vehicle, when any one of the four wheels W passes through the unevenness of the road surface R, the influence affects the vibration of the vehicle body B immediately above all the four wheels. In addition, when performing vibration suppression control of the vehicle body B of the four-wheeled vehicle, the suspension device C controls the actuators A interposed between the four wheels W and the vehicle body B, respectively. When any one of the four actuators A is expanded and contracted, the influence affects the vibration of the vehicle body B immediately above all the four wheels.

よって、四輪自動車の場合には、四輪の車輪Wが通過する路面Rの路面変位をそれぞれX01,X02,X03,X04とし、各車輪Wの直上の車体Bの上下方向変位X21,X22,X23,X24とすると、式(1)は以下の式(5)のように表現できる。ただし、Grmnは、路面変位X0nから車体Bの変位X2mまでの伝達関数である。 Therefore, in the case of a four-wheeled vehicle, the road surface displacements of the road surface R through which the four-wheel wheels W pass are X 01 , X 02 , X 03 , and X 04 , respectively, and the vertical displacement of the vehicle body B directly above each wheel W Assuming X 21 , X 22 , X 23 , and X 24 , Expression (1) can be expressed as the following Expression (5). However, Gr mn is a transfer function from the road surface displacement X 0n to the displacement X 2m of the vehicle body B.

Figure 2018134899
また、四輪のアクチュエータAの制御指令をそれぞれU01,U02,U03,U04とし、各車輪Wの直上の車体Bの上下方向変位X21,X22,X23,X24とすると、式(2)は以下の式(6)のように表現できる。ただし、Gumnは、制御変位U0nから車体Bの変位X2mまでの伝達関数である。
Figure 2018134899
Further, the control commands for the four-wheel actuator A are U 01 , U 02 , U 03 , U 04 , respectively, and the vertical displacements X 21 , X 22 , X 23 , X 24 of the vehicle body B immediately above each wheel W are assumed. Equation (2) can be expressed as Equation (6) below. However, Gu mn is a transfer function from the control displacement U 0n to the displacement X 2m of the vehicle body B.

Figure 2018134899
よって、四輪の場合、式(3)は、以下の式(7)のように表現できる。
Figure 2018134899
Therefore, in the case of four wheels, Expression (3) can be expressed as the following Expression (7).

Figure 2018134899
このように、式(7)を式(4)のように変形すれば、単輪モデルを四輪モデルに拡張して制御指令U01,U02,U03,U04を生成できる。式(7)を式(4)へ変形するには、伝達関数Gumnでなる行列の逆行列を式(7)の右辺へ乗じればよく、そうすれば、路面変位X01,X02,X03,X04から制御指令U01,U02,U03,U04を得られる。
Figure 2018134899
Thus, by transforming Equation (7) as Equation (4), the single wheel model can be expanded to the four wheel model to generate control commands U 01 , U 02 , U 03 , U 04 . In order to transform Equation (7) into Equation (4), the right side of Equation (7) may be multiplied by the inverse matrix of the transfer function Gu mn , and then the road surface displacements X 01 , X 02 , Control commands U 01 , U 02 , U 03 , U 04 can be obtained from X 03 , X 04 .

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 description, the suspension device C of the present invention performs control for capturing the road surface displacement as a disturbance and canceling the force (transmission force) transmitted to the vehicle body B in the vehicle V as a system by the input of the disturbance. Running. Therefore, when the actuator A is controlled only by the control, the actuator A cannot exhibit a damping force that attenuates the vibration when the vehicle body B vibrates. Therefore, in consideration of the case where the transmission force is not completely canceled by disturbance input and the vehicle body B vibrates, it is preferable to use skyhook control for suppressing the vibration of the vehicle body B in combination with the control.

スカイフック制御を行うには、車体Bの上下方向速度を検知して、前記上下方向速度Bにスカイフック減衰係数Cを乗じたスカイフック制御力F(F=−C・B)を前記アクチュエータAに発揮させるスカイフック制御指令Uを求める。そして、スカイフック制御指令Uに前記伝達力を発揮させる制御指令Uを加算して求めた制御指令を最終の制御指令として、前記アクチュエータAに与えればよい。このように伝達力を打ち消す制御に加えてスカイフック制御を併用すれば、車体Bが振動しても、この振動を減衰させて車体Bが振動するのを効果的に抑制できる。 In order to perform the skyhook control, the vertical speed of the vehicle body B is detected, and the skyhook control force F (F = −C S · B V ) obtained by multiplying the vertical speed B V by the sky hook damping coefficient C S. the Request skyhook control command U S to exhibit to the actuator a. Then, the control instruction obtained by adding the control command U 0 to exert the transmission force to the skyhook control command U S as a final control command, it may be given to the actuator A. If skyhook control is used in addition to the control for canceling the transmission force in this way, even if the vehicle body B vibrates, it is possible to effectively suppress the vibration of the vehicle body B by attenuating this vibration.

また、本発明のサスペンション装置Cが前記伝達力を打ち消す制御だけでアクチュエータAを制御したのでは、アクチュエータAは、車輪Wの振動を減衰させる減衰力を発揮できない。そこで、図4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。   In addition, if the suspension device C of the present invention controls the actuator A only by the control to cancel the transmission force, the actuator A cannot exhibit the damping force that attenuates the vibration of the wheel W. Therefore, as shown in FIG. 4, if a dynamic damper D that suppresses the vibration of the wheel W is provided, the vibration of the wheel W can be suppressed.

ダイナミックダンパDは、車輪Wにばね3とばね3に弾性支持される錘4とで構成されており、タイヤT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3と錘4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4の破線で示すように、錘4と車輪Wとの間に減衰力を発揮するダンパ5を並列して構成されてもよい。ダンパ5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蔵ホイールは、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。   The dynamic damper D is composed of a spring 3 and a weight 4 elastically supported by the spring 3 on the wheel W. The spring 3 and the weight 4 have the natural frequency of the wheel W elastically supported by the tire T and the suspension spring S. The natural frequencies of the spring mass system are matched. Thus, if the natural frequency of the dynamic damper D is matched with the natural frequency of the wheel W, 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 only needs to be able to suppress the vibration of the wheel W, and therefore may use a rotary inertia. Furthermore, the dynamic damper D may be configured in parallel with a damper 5 that exhibits a damping force between the weight 4 and the wheel W, as indicated by a broken line in FIG. In the case where the damper 5 is provided, even if the natural frequency of the wheel W and the natural frequency of the dynamic damper D are deviated, there is an advantage that the vibration of the wheel W can be suppressed to some extent without being able to suppress vibration. For damping the wheel W, a suspension built-in wheel as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-191702, 2003-191703, or 2003-200302 may be used. Since the dynamic damper D and the suspension built-in wheel do not interfere with the skyhook control, both may be used together with the control for canceling the transmission force.

また、前述したサスペンション装置Cでは、システムの出力を車体Bの変位Xとしているが、出力を車体Bの加速度或いは速度として、車体Bの振動抑制を実現してもよい。 Further, the suspension device C described above, but the output of the system is the displacement X 2 of the vehicle body B, as the acceleration or velocity of the vehicle body B outputs may be realized vibration suppression of the vehicle body B.

さらに、前述したところでは、制御装置をサスペンション装置Cとした場合を例に本発明を説明したが、制御装置は、車両Vのサスペンション装置C以外にも利用可能である。   Further, in the above description, the present invention has been described by taking the case where the control device is the suspension device C as an example. However, the control device can be used other than the suspension device C of the vehicle V.

たとえば、図5に示すように、制御装置10は、構造物11を制振するマスダンパMDの制御に利用できる。この場合、制御装置10は、構造物11に図5中左右方向へ移動可能に設置される可動マス12と、可動マス12を駆動するシリンダ装置13とを制御する。制御装置10は、地盤Gに設置されて地盤Gの水平横方向の変位を検知する変位センサ14と、変位センサ14で検知した地盤変位からシリンダ装置13へ与える制御指令を生成する制御器15とを備えて構成される。   For example, as shown in FIG. 5, the control device 10 can be used to control a mass damper MD that dampens the structure 11. In this case, the control device 10 controls the movable mass 12 that is installed on the structure 11 so as to be movable in the left-right direction in FIG. 5 and the cylinder device 13 that drives the movable mass 12. The control device 10 is installed on the ground G and detects a displacement sensor 14 that detects horizontal and horizontal displacement of the ground G, and a controller 15 that generates a control command to be given to the cylinder device 13 from the ground displacement detected by the displacement sensor 14; It is configured with.

この場合、構造物11は、図5に示したモデル図のように、各階層をばね16と質量17と表現したばねマスシステムとして表現できる。そして、地震動による地盤Gの変位を外乱とし、構造物11の最上階の変位を出力とすると、構造物11は、入力の影響が出力に現れるまでに時間遅れが生じるシステムとして示せる。また、制御対象であるマスダンパMDは、可動マス12をシリンダ装置13で駆動して構造物11の最上階の変位を制御できる。よって、地震動による地盤Gの変位を外乱から構造物11の最上階の変位までの伝達関数と、マスダンパMDへの制御指令から前記最上階の変位までの伝達関数とから、地盤Gの変位によって構造物11の最上階へ伝達される伝達力を打ち消す制御が可能となる。なお、地盤Gの速度や加速度を外乱としてもよいのは当然である。また、出力は、構造物11の最上階以外の階層の変位であってもよいし、構造物11の任意の階層の速度や加速度であってもよい。   In this case, the structure 11 can be expressed as a spring mass system in which each layer is expressed as a spring 16 and a mass 17 as in the model diagram shown in FIG. If the displacement of the ground G due to the earthquake motion is a disturbance and the displacement of the top floor of the structure 11 is an output, the structure 11 can be shown as a system in which a time delay occurs until the influence of the input appears in the output. Further, the mass damper MD that is a control target can control the displacement of the uppermost floor of the structure 11 by driving the movable mass 12 with the cylinder device 13. Therefore, the displacement of the ground G due to the earthquake motion is determined by the displacement of the ground G from the transfer function from the disturbance to the displacement of the uppermost floor of the structure 11 and the transfer function from the control command to the mass damper MD to the displacement of the uppermost floor. Control that cancels the transmission force transmitted to the top floor of the object 11 becomes possible. Of course, the speed and acceleration of the ground G may be used as disturbances. Further, the output may be a displacement of a layer other than the top floor of the structure 11 or may be a speed or acceleration of an arbitrary layer of the structure 11.

このように、本発明の制御装置は、サスペンション装置C以外にも適用可能であって、外乱の入力からシステムの出力に外乱の影響が現れるのに時間遅れが生じるシステムに対して、出力を制御する制御対象へ与える制御指令の生成に利用でき、外乱の影響を出力から取り除ける。   As described above, the control device of the present invention can be applied to devices other than the suspension device C, and controls the output of a system in which a time delay occurs even when the influence of the disturbance appears on the output of the system from the input of the disturbance. It can be used to generate control commands to be given to controlled objects, and the influence of disturbance can be removed from the output.

そして、本発明の制御装置は、外乱の入力からシステムの出力までの伝達関数と、システムの出力を制御する制御対象に対する制御指令から出力までの伝達関数と、システムに入力される外乱情報とに基づいて出力から外乱の影響を打ち消す制御指令を生成するので、簡単な演算処理で外乱の影響を打ち消す制御指令を生成できる。なお、外乱情報は、センシングして得てもよいし、既知であれば制御装置内に保有されてもよい。外乱情報が制御装置内に保有される場合、制御器15が制振対象であるマスダンパMDを制御する際に外乱情報を適宜参照すればよい。   The control device of the present invention includes a transfer function from disturbance input to system output, a transfer function from control command to output for a controlled object that controls system output, and disturbance information input to the system. Based on the output, the control command for canceling the influence of the disturbance is generated, so that the control command for canceling the influence of the disturbance can be generated by a simple arithmetic process. The disturbance information may be obtained by sensing, or may be held in the control device if known. When the disturbance information is held in the control device, the disturbance information may be referred to as appropriate when the controller 15 controls the mass damper MD that is a vibration control target.

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。   The preferred embodiments of the present invention have been described above in detail, but modifications, changes and modifications can be made without departing from the scope of the claims.

A・・・アクチュエータ、B・・・車体、C・・・サスペンション装置(制御装置)、D・・・ダイナミックダンパ、R・・・路面、S・・・懸架ばね、T・・・タイヤ、V・・・車両(システム)、W・・・車輪、2,15・・・制御器、10・・・制御装置、11・・・構造物(システム)   A ... Actuator, B ... Car body, C ... Suspension device (control device), D ... Dynamic damper, R ... Road surface, S ... Suspension spring, T ... Tire, V ... Vehicle (system), W ... Wheel, 2, 15 ... Controller, 10 ... Control device, 11 ... Structure (system)

Claims (4)

タイヤを有して路面を走行する車輪と、車体と、前記車輪と前記車体との間に介装される懸架ばねとを有するシステムにおける車体の振動を制御可能なアクチュエータを制御する制御器を備え、
前記制御器は、
前記路面の変位から前記車体の変位、速度或いは加速度までの伝達関数と、
前記アクチュエータに対する制御指令から前記車体の変位、速度或いは加速度までの伝達関数と、
前記路面の変位情報とに基づいて制御指令を生成する
ことを特徴とするサスペンション装置。
A controller for controlling an actuator capable of controlling vibration of a vehicle body in a system having a wheel having a tire traveling on a road surface, a vehicle body, and a suspension spring interposed between the wheel and the vehicle body; ,
The controller is
A transfer function from displacement of the road surface to displacement, speed or acceleration of the vehicle body;
A transfer function from the control command to the actuator to the displacement, speed or acceleration of the vehicle body;
A suspension apparatus that generates a control command based on the displacement information of the road surface.
前記制御器は、
前記アクチュエータにスカイフック制御を発揮させるスカイフック制御指令を前記制御指令に加算して前記アクチュエータを制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のサスペンション装置。
The controller is
The suspension device according to claim 1, wherein a skyhook control command for causing the actuator to exhibit a skyhook control is added to the control command to control the actuator.
前記車輪の振動を抑制するダイナミックダンパを備えた
ことを特徴とする請求項1または2に記載のサスペンション装置。
The suspension device according to claim 1, further comprising a dynamic damper that suppresses vibration of the wheel.
外乱の入力に対して前記外乱の影響が時間遅れで出力されるシステムにおける出力を制御可能な制御対象を制御する制御器を備え、
前記外乱の入力から前記システムの出力までの伝達関数と、
前記システムの出力を制御する制御対象に対する制御指令から前記出力までの伝達関数と、
前記システムに入力される外乱情報とに基づいて前記出力から前記外乱の影響を打ち消す制御指令を生成する
ことを特徴とする制御装置。
A controller for controlling a control target capable of controlling an output in a system in which the influence of the disturbance is output with a time delay with respect to the input of the disturbance;
A transfer function from the input of the disturbance to the output of the system;
A transfer function from a control command to the output to be controlled to control the output of the system;
A control apparatus that generates a control command for canceling the influence of the disturbance from the output based on disturbance information input to the system.
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