汽車主動懸架傳感器故障檢測與隔離研究
摘要：針對汽車主動懸架（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）。建立主動懸架4自由度半車模型和傳感器故障時故障懸架模型，在利用故障檢測濾波器獲得主動懸架輸出殘差的基礎上，設計故障檢測指標，計算故障檢測指標實時值并于閾值比較，實現傳感器故障定量化檢測。利用Ｋａｌｍａｎ濾波器組獲得主動懸架狀態估計信息，選取合適二級決策變量構造故障隔離決策函數，根據決策函數對故障響應敏感情況隔離故障傳感器。Matlab/Simulink仿真實驗結果與分析表明：故障檢測指標實時值大于等于閾值0-5時，可定量化檢測出主動懸架傳感器故障；同時，相對其他二級決策變量出現明顯大幅跳躍性波動的二級決策變量，對應傳感器被隔離為故障傳感器。該方法能有效實現汽車主動懸架傳感器故障檢測與隔離，優化懸架設計，提高車輛控制可靠性和使用安全性。
關鍵詞：汽車主動懸架；傳感器故障；檢測指標；決策函數；檢測與隔離
中圖分類號：ＴＰ２７ 文獻標志碼：Ａ
１ 引 言
利用傳感器輸出信號對汽車主動懸架系統采取輸出反饋控制［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生故障，并在完好無故障情況下，造成設計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控制要解決的關鍵技術之一。目前，國內外在汽車主動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行檢測與隔離；Daniel等［5］根據傳感器故障時殘差分量不同響應征狀的分類比較，以隔離故障傳感器；Peter等［6］進行的故障檢測研究以懸架作動器為研究對象。關于汽車主動懸架傳感器各類故障檢測及進一步隔離研究，則鮮有相關文獻報道。
本文采用主動懸架4自由度半車模型，全面考慮量測輸出傳感器卡死、增益變化、恒偏差常見故障，提出一種新的故障檢測與隔離方法，能有效實現汽車主動懸架傳感器故障檢測與隔離，提高車輛控制可靠性和使用安全性。
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