汽车主动悬架传感器故障检测与隔离研究

2015年02月12日15:30:43 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

摘要：针对汽车主动悬架（Active Suspension System,ASS）传感器卡死、增益变化、恒偏差常见故障，提出一种故障检测与隔离方法（Fault Detection and Isolation,FDI）。建立主动悬架4自由度半车模型和传感器故障时故障悬架模型，在利用故障检测滤波器获得主动悬架输出残差的基础上，设计故障检测指标，计算故障检测指标实时值并于阈值比较，实现传感器故障定量化检测。利用Ｋａｌｍａｎ滤波器组获得主动悬架状态估计信息，选取合适二级决策变量构造故障隔离决策函数，根据决策函数对故障响应敏感情况隔离故障传感器。Matlab/Simulink仿真实验结果与分析表明：故障检测指标实时值大于等于阈值0-5时，可定量化检测出主动悬架传感器故障；同时，相对其他二级决策变量出现明显大幅跳跃性波动的二级决策变量，对应传感器被隔离为故障传感器。该方法能有效实现汽车主动悬架传感器故障检测与隔离，优化悬架设计，提高车辆控制可靠性和使用安全性。

关键词：汽车主动悬架；传感器故障；检测指标；决策函数；检测与隔离

中图分类号：ＴＰ２７　　　文献标志码：Ａ

１　引　言

利用传感器输出信号对汽车主动悬架系统采取输出反馈控制［1-3］，能明显改善悬架性能。但在汽车使用过程中，由于多种原因传感器将发生故障，并在完好无故障情况下，造成设计的输出反馈控制器控制效果变差，甚至误控制，影响汽车乘坐的舒适性和使用安全性。

传感器故障检测与隔离是容错控制要解决的关键技术之一。目前，国内外在汽车主动悬架传感器故障诊断方面研究有：Abbas［4］仅考虑传感器完全损坏故障情况进行检测与隔离；Daniel等［5］根据传感器故障时残差分量不同响应征状的分类比较，以隔离故障传感器；Peter等［6］进行的故障检测研究以悬架作动器为研究对象。关于汽车主动悬架传感器各类故障检测及进一步隔离研究，则鲜有相关文献报道。

本文采用主动悬架4自由度半车模型，全面考虑量测输出传感器卡死、增益变化、恒偏差常见故障，提出一种新的故障检测与隔离方法，能有效实现汽车主动悬架传感器故障检测与隔离，提高车辆控制可靠性和使用安全性。

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