基于觀測(cè)器的車輛ECAS傳感器故障診斷研究.pdf

1、電控空氣懸架（ECAS）系統(tǒng)基于電子控制單元ECU，實(shí)時(shí)采集懸架系統(tǒng)周圍安裝的傳感器信息，經(jīng)控制器處理并輸出控制信號(hào)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能有效地控制懸架狀態(tài)以滿足車輛的行駛性能需求。然而，車輛行駛工況復(fù)雜多變，路面及發(fā)動(dòng)機(jī)引起的車輛振動(dòng)對(duì)空氣懸架電控系統(tǒng)部件可靠性影響極大，其中傳感器是系統(tǒng)中最易發(fā)生故障的部件。傳感器輸出信號(hào)不準(zhǔn)確甚至完全無(wú)信號(hào)，將導(dǎo)致控制器對(duì)車輛行駛狀態(tài)估計(jì)誤判，從而影響空氣懸架系統(tǒng)性能。因此，面向功能安全、性能可靠的ECAS

2、系統(tǒng)，本課題針對(duì)傳感器故障診斷展開相關(guān)研究。
　　結(jié)合車輛動(dòng)力學(xué)與氣體熱力學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)理論，建立含傳感器故障的ECAS系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。將路面干擾和簧下質(zhì)量的振動(dòng)視為施加在懸架動(dòng)行程上的隨機(jī)干擾，建立空氣懸架系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的降階模型。同時(shí)，將空氣彈簧的充放氣過(guò)程視為變質(zhì)量熱力學(xué)過(guò)程，采用熱力學(xué)第一定律，建立其開口充放氣變質(zhì)量模型。分析ECAS系統(tǒng)中車身高度、加速度及氣壓等傳感器故障特征，通過(guò)傳感器故障情況分類，建立不同故障條件下ECAS

3、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　針對(duì)1/4車輛ECAS傳感器故障，研究故障的檢測(cè)與隔離方法。設(shè)計(jì)故障檢測(cè)觀測(cè)器組，結(jié)合傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量值計(jì)算獲得空氣懸架系統(tǒng)狀態(tài)輸出殘差，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)故障檢測(cè)指標(biāo)，選取最優(yōu)閾值方法設(shè)計(jì)檢測(cè)閾值以實(shí)現(xiàn)故障的檢測(cè)。進(jìn)一步地，利用故障檢測(cè)指標(biāo)制定故障隔離指標(biāo)，結(jié)合最優(yōu)閾值以實(shí)現(xiàn)對(duì)ECAS傳感器故障的診斷。
　　針對(duì)強(qiáng)非線性的車輛ECAS系統(tǒng)，其動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)受到路面激勵(lì)擾動(dòng)，在卡爾曼濾波理論基礎(chǔ)上，提出基于容積卡

4、爾曼濾波器算法（CKF）設(shè)計(jì)觀測(cè)器。選取四種典型傳感器故障情況，進(jìn)行傳感器故障診斷仿真與試驗(yàn)。對(duì)比分析了擴(kuò)展卡爾曼濾波器算法（EKF）、強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波器算法（STF）和容積卡爾曼濾波器算法（CKF）三種方法在故障診斷中的性能，結(jié)果表明，三種方法均能實(shí)現(xiàn)傳感器故障的診斷，從整體響應(yīng)指標(biāo)看，CKF的診斷效果最優(yōu)。
　　針對(duì)整車ECAS系統(tǒng)模型的線性化誤差和參數(shù)不確定性誤差，提出基于自適應(yīng)閾值的車輛ECAS傳感器故障診斷方法。通過(guò)建立