汽車主動(dòng)懸架傳感器故障檢測與隔離研究
摘要:針對汽車主動(dòng)懸架(Active Suspension System,ASS)傳感器卡死、增益變化、恒偏差常見故障,提出一種故障檢測與隔離方法(Fault Detection and Isolation,FDI)。建立主動(dòng)懸架4自由度半車模型和傳感器故障時(shí)故障懸架模型,在利用故障檢測濾波器獲得主動(dòng)懸架輸出殘差的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)故障檢測指標(biāo),計(jì)算故障檢測指標(biāo)實(shí)時(shí)值并于閾值比較,實(shí)現(xiàn)傳感器故障定量化檢測。利用Kalman濾波器組獲得主動(dòng)懸架狀態(tài)估計(jì)信息,選取合適二級決策變量構(gòu)造故障隔離決策函數(shù),根據(jù)決策函數(shù)對故障響應(yīng)敏感情況隔離故障傳感器。Matlab/Simulink仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析表明:故障檢測指標(biāo)實(shí)時(shí)值大于等于閾值0-5時(shí),可定量化檢測出主動(dòng)懸架傳感器故障;同時(shí),相對其他二級決策變量出現(xiàn)明顯大幅跳躍性波動(dòng)的二級決策變量,對應(yīng)傳感器被隔離為故障傳感器。該方法能有效實(shí)現(xiàn)汽車主動(dòng)懸架傳感器故障檢測與隔離,優(yōu)化懸架設(shè)計(jì),提高車輛控制可靠性和使用安全性。
1 引 言
利用傳感器輸出信號(hào)對汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)采取輸出反饋控制[1-3],能明顯改善懸架性能。但在汽車使用過程中,由于多種原因傳感器將發(fā)生故障,并在完好無故障情況下,造成設(shè)計(jì)的輸出反饋控制器控制效果變差,甚至誤控制,影響汽車乘坐的舒適性和使用安全性。
傳感器故障檢測與隔離是容錯(cuò)控制要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前,國內(nèi)外在汽車主動(dòng)懸架傳感器故障診斷方面研究有:Abbas[4]僅考慮傳感器完全損壞故障情況進(jìn)行檢測與隔離;Daniel等[5]根據(jù)傳感器故障時(shí)殘差分量不同響應(yīng)征狀的分類比較,以隔離故障傳感器;Peter等[6]進(jìn)行的故障檢測研究以懸架作動(dòng)器為研究對象。關(guān)于汽車主動(dòng)懸架傳感器各類故障檢測及進(jìn)一步隔離研究,則鮮有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。
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