本發(fā)明涉及礦用自卸車懸架系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

礦用自卸車是露天礦山為完成巖石土方剝離與礦石運輸任務(wù)而使用的一種重型自卸車，工作特點為運程短、承載重，常用大型電鏟或液壓鏟進行裝載，往返于采掘點和卸礦點。由于礦區(qū)的行駛條件極其惡劣，通常是在泥路甚至是無路條件下行駛，路面的激勵對車輪具有較強的沖擊，從而對車輛行駛的平順性及車輛懸架的安全性能都有較大的影響。油氣懸架由于有良好的剛度和阻尼非線性特征，可以良好的匹配車輛的行駛工況，從而提高車輛的平順性和駕駛?cè)藛T的舒適性并且可以防止車輛懸架行程過大，提高使用壽命。再者，礦用自卸車為短軸距和質(zhì)量特別大的車型，沒有相應(yīng)的空間來安裝傳統(tǒng)的鋼板彈簧減振，較適宜安裝使用油氣懸架。

中國專利cn111559214a公開了一種帶彈性件的油氣懸架，在油氣懸架活塞桿上增加彈性元件，提高油氣懸架的平順性與可靠性。這種懸架結(jié)構(gòu)簡單、方便維修，可以滿足礦卡工作過程中的基本承載、減振功能。但由于礦區(qū)道路極其惡劣多變，被動油氣懸架的阻尼、剛度變化范圍有限，不能保證懸架阻尼實時處于最優(yōu)的工作阻尼。中國專利cn106523574a公開了一種阻尼自適應(yīng)油氣懸架，利用多個活塞與氣室在不引入額外控制力的情況下，實現(xiàn)油氣懸架多級阻尼可調(diào)，但該結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可靠性不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述存在的技術(shù)不足，本發(fā)明的目的是提供一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)及控制方法，其能夠?qū)崟r調(diào)整阻尼力，使整車的平順性得到提高，同時可以控制二位三通電磁閥和二位二通電磁閥的啟閉，調(diào)整車身高度、實現(xiàn)懸架剛性閉鎖，提高車輛的通過性和裝載安全性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)，包括油氣彈簧、設(shè)在油氣彈簧上的加速度傳感器、阻尼調(diào)節(jié)單元以及車身高度調(diào)節(jié)單元；

所述油氣彈簧包括設(shè)有上端蓋和活塞的缸筒，所述活塞下端與桿筒上端固定，所述桿筒內(nèi)腔設(shè)有浮動活塞，所述缸筒的下端固定有導(dǎo)向套，所述導(dǎo)向套嵌套在桿筒上，所述桿筒底部設(shè)有下端蓋；所述上端蓋上設(shè)有連通缸筒內(nèi)腔的第一充氣孔，所述缸筒上設(shè)有連通其內(nèi)腔的第一通孔，所述桿筒下端設(shè)有連通其內(nèi)腔的第二通孔，所述下端蓋上開有第二充氣孔，所述第二充氣孔其中一端連通桿筒內(nèi)腔并固定連接充氣管，所述充氣管與桿筒同軸線設(shè)置并且其上端穿過浮動活塞后與活塞中部固定；

所述阻尼調(diào)節(jié)單元包括二位二通電磁比例閥，所述二位二通電磁比例閥的a口通過管路依次連通第一防爆閥和第一通孔，所述二位二通電磁比例閥的p口通過管路連通二位三通電磁閥的a口，所述二位三通電磁閥的b口堵死并且其p口通過管路依次連通第二防爆閥和第二通孔；所述二位二通電磁比例閥的a口和p口兩端還并聯(lián)接入有第一卸荷閥和第二卸荷閥；

所述車身高度調(diào)節(jié)單元包括通過管路依次連接的油箱、過濾器、液壓泵以及二位二通電磁閥；所述二位二通電磁閥的a口連接到二位三通電磁閥與第二防爆閥之間的管路上，p口分出兩路分別連接液壓泵出口和溢流閥，所述溢流閥與油箱連通，所述二位二通電磁閥、二位三通電磁閥、二位二通電磁比例閥以及加速度傳感器分別與外部pid控制器電性連接。

優(yōu)選地，所述上端蓋與活塞組成的主氣室、浮動活塞與活塞組成的反壓氣室中均充填有高壓氮氣，活塞和浮動活塞將高壓氮氣與液壓油隔開。

優(yōu)選地，所述加速度傳感器設(shè)置在上端蓋上，其將測得油氣彈簧的加速度與設(shè)定的期望值進行對比，通過pid控制器計算，通過控制輸出電壓，改變二位二通電磁比例閥的電流，進而控制其開度大小，調(diào)節(jié)懸架輸出的阻尼力大小。

優(yōu)選地，所述第一卸荷閥與第二卸荷閥分別在懸架的伸張行程和壓縮行程中開啟,第一卸荷閥的開閥壓力大于第二卸荷閥的開閥壓力。

優(yōu)選地，所述活塞與桿筒螺栓固定連接；所述導(dǎo)向套與缸筒螺栓固定連接。

優(yōu)選地，所述上端蓋和下端蓋上均設(shè)有吊耳襯套。

優(yōu)選地，所述第一充氣孔入口設(shè)有第一充氣閥，所述第二充氣孔入口設(shè)有第二充氣閥。

優(yōu)選地，所述第一通孔、第二通孔上均安裝有用于連接管路的第一卡套式接頭，所述第二充氣孔通過第二卡套式接頭連接充氣管。

本發(fā)明還提供一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)的控制方法，具體包括以下步驟：

1)選用abc-bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)pid控制器，初始化abc算法參數(shù)，蜂群數(shù)量nc＝100，引領(lǐng)蜂數(shù)量ne＝50，跟隨蜂數(shù)量na＝50，最大失敗次數(shù)limit＝100，最大循環(huán)次數(shù)mcn＝60，解的個數(shù)n＝100；解向量xi(i＝1,2,3…,m)為bp網(wǎng)絡(luò)初始連接權(quán)值和閾值的一組解，m＝[(i+j)×l+i+l]，初始解的值是[-1,1]上的隨機數(shù)；

2)取適應(yīng)度函數(shù)為fit＝1/j，計算每個解的適應(yīng)度值，當(dāng)適應(yīng)度值達到最大值時是最優(yōu)解；其中目標(biāo)函數(shù)e(t)為加速度誤差；

3)引領(lǐng)蜂根據(jù)當(dāng)前的記憶按公式vij＝xij+rand(-1,1)·(xij-xlj)搜索新解，其中i＝(1,2,…,n)，j＝(1,2,…,d),i、j表示維數(shù)，引領(lǐng)蜂采用貪婪選擇法，如果新解的適應(yīng)度值比舊解的適應(yīng)度值高，則記下并更新舊解，否則給舊解的更新失敗次數(shù)加1；

4)利用公式計算每個解的選擇概率，跟隨蜂根據(jù)這些選擇概率在可行解范圍內(nèi)按公式vij＝xij+rand(-1,1)·(xij-xlj)搜索新解；其中pi為每個解的選擇概率，fit(i)表示第i個解的適應(yīng)度值，n表示解的個數(shù)；

5)當(dāng)xi的更新失敗次數(shù)超過預(yù)先設(shè)定的limit值時，則說明陷入了局部最優(yōu)解，優(yōu)化不能繼續(xù)進行，必須將該解舍棄，同時利用公式xi＝xmin+rand(-1,1)·(xmax-xmin)，產(chǎn)生新解將其替換，并將最優(yōu)解保存，其中xmin為解向量最小值，xmax為解向量最大值；

6)如果迭代次數(shù)大于最大循環(huán)次數(shù)mcn，則訓(xùn)練結(jié)束，否則，返回至步驟4)；

7)將所得的最優(yōu)解作為bp網(wǎng)絡(luò)的初始連接權(quán)值和閾值；

8)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并設(shè)輸入層j＝4，隱含層i＝5，輸出層l＝3，慣性系數(shù)a＝0.04，學(xué)習(xí)速率η＝0.2采樣周期t＝0.001，bp網(wǎng)絡(luò)的初始連接值與閾值由第7步得到，可用懸架的工作空間為[-0.12m,0.12m]；

9)通過采樣得到rin(k)和yout(k)，計算時刻誤差e(k)＝rin(k)-yout(k)；

10)計算bp網(wǎng)絡(luò)各層神經(jīng)元的輸入、輸出，輸出層的三個輸出量即為pid控制器的三個可調(diào)整參數(shù)kp、ki、kd；

11)根據(jù)下公式計算pid控制器的輸出u(k)：

12)bp網(wǎng)絡(luò)通過學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，在線調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值，使pid控制器的三個參數(shù)自動跟蹤誤差進行調(diào)整，pid控制器調(diào)控控制電壓的輸出，控制二位二通電磁比例閥的電流，改變其開度，適時調(diào)節(jié)油氣懸架阻尼實現(xiàn)與工況最佳匹配。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)通過控制二位二通電磁比例閥的電流，改變其開度大小，實時調(diào)節(jié)懸架輸出的阻尼力，提高了自卸車在礦區(qū)惡劣路面行駛的平順性；

(2)通過控制二位三通電磁閥的通斷來實現(xiàn)懸架的剛性閉鎖，可減小自卸車裝載礦石時的沖擊對車身姿態(tài)的影響；

(3)油氣彈簧采用雙氣室，可增加懸架拉伸行程的剛度，使懸架剛度變化更平穩(wěn)，同時采用油氣分離防止高壓氮氣在液壓油中溶解與析出造成懸架減震性能下降；

(4)采用外置阻尼閥，增大了散熱面積，改善了懸架的散熱條件；

(5)油氣彈簧的第一卡套式接頭連接防爆閥，防止管路破裂而導(dǎo)致車輛傾覆。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)連接示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)的控制方法流程圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、吊耳襯套；2、上端蓋；3、活塞；4、缸筒；5、浮動活塞；6、第一卡套式接頭；7、充氣管；8、桿筒；9、導(dǎo)向套；10、第一卡套式接頭；11、第二充氣閥；12、下端蓋；13、溢流閥；14、油箱；15、過濾器；16、液壓泵；17、二位二通電磁閥；18、二位三通電磁閥；19、第一卸荷閥；20、二位二通電磁比例閥；21、第二卸荷閥；22、pid控制器；23、防爆閥；24、第一充氣閥；25、加速度傳感器。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1至圖2所示，一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)，包括油氣彈簧、設(shè)在油氣彈簧上的加速度傳感器25、阻尼調(diào)節(jié)單元以及車身高度調(diào)節(jié)單元；

所述油氣彈簧包括設(shè)有上端蓋2和活塞3的缸筒4，所述活塞3下端與桿筒8上端固定，所述桿筒8內(nèi)腔設(shè)有浮動活塞5，所述缸筒4的下端固定有導(dǎo)向套9，所述導(dǎo)向套9嵌套在桿筒8上，所述桿筒8底部設(shè)有下端蓋12；所述上端蓋2上設(shè)有連通缸筒4內(nèi)腔的第一充氣孔，所述缸筒4上設(shè)有連通其內(nèi)腔的第一通孔，所述桿筒8下端設(shè)有連通其內(nèi)腔的第二通孔，所述下端蓋12上開有第二充氣孔，所述第二充氣孔其中一端連通桿筒8內(nèi)腔并固定連接充氣管7，所述充氣管7與桿筒8同軸線設(shè)置并且其上端穿過浮動活塞5后與活塞3中部固定；

所述阻尼調(diào)節(jié)單元包括二位二通電磁比例閥20，所述二位二通電磁比例閥20的a口通過管路依次連通第一防爆閥23和第一通孔，所述二位二通電磁比例閥20的p口通過管路連通二位三通電磁閥18的a口，所述二位三通電磁閥18的b口堵死并且其p口通過管路依次連通第二防爆閥和第二通孔；所述二位二通電磁比例閥20的a口和p口兩端還并聯(lián)接入有第一卸荷閥19和第二卸荷閥21；

所述車身高度調(diào)節(jié)單元包括通過管路依次連接的油箱14、過濾器15、液壓泵16以及二位二通電磁閥17；所述二位二通電磁閥17的a口連接到二位三通電磁閥18與第二防爆閥之間的管路上，p口分出兩路分別連接液壓泵16出口和溢流閥13，所述溢流閥13與油箱14連通，所述二位二通電磁閥17、二位三通電磁閥18、二位二通電磁比例閥20以及加速度傳感器25分別與外部pid控制器電性連接。

所述上端蓋2與活塞3組成的主氣室、浮動活塞5與活塞3組成的反壓氣室中均充填有高壓氮氣，活塞3和浮動活塞5將高壓氮氣與液壓油隔開。

所述加速度傳感器25設(shè)置在上端蓋2上，其將測得油氣彈簧的加速度與設(shè)定的期望值進行對比，通過pid控制器計算，通過控制輸出電壓，改變二位二通電磁比例閥20的電流，進而控制其開度大小，調(diào)節(jié)懸架輸出的阻尼力大小。

所述第一卸荷閥19與第二卸荷閥21分別在懸架的伸張行程和壓縮行程中開啟,第一卸荷閥19的開閥壓力大于第二卸荷閥21的開閥壓力。

所述活塞3與桿筒8螺栓固定連接；所述導(dǎo)向套9與缸筒4螺栓固定連接。

所述上端蓋2和下端蓋12上均設(shè)有吊耳襯套1。

所述第一充氣孔入口設(shè)有第一充氣閥24，所述第二充氣孔入口設(shè)有第二充氣閥11。

所述第一通孔、第二通孔上均安裝有用于連接管路的第一卡套式接頭6，所述第二充氣孔通過第二卡套式接頭10連接充氣管7。

本發(fā)明實施例還提供一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)的控制方法，具體包括以下步驟：

1)選用abc-bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)pid控制器，采用人工蜂群算法，初始化abc算法參數(shù)，蜂群數(shù)量nc＝100，引領(lǐng)蜂數(shù)量ne＝50，跟隨蜂數(shù)量na＝50，最大失敗次數(shù)limit＝100，最大循環(huán)次數(shù)mcn＝60，解的個數(shù)n＝100；解向量xi(i＝1,2,3…,m)為bp網(wǎng)絡(luò)初始連接權(quán)值和閾值的一組解，m＝[(i+j)×l+i+l]，初始解的值是[-1,1]上的隨機數(shù)；

2)取適應(yīng)度函數(shù)為fit＝1/j，計算每個解的適應(yīng)度值，當(dāng)適應(yīng)度值達到最大值時是最優(yōu)解；其中目標(biāo)函數(shù)e(t)為加速度誤差；

3)引領(lǐng)蜂根據(jù)當(dāng)前的記憶按公式vij＝xij+rand(-1,1)·(xij-xlj)搜索新解，其中i＝(1,2,…,n)，j＝(1,2,…,d),i、j表示維數(shù)，引領(lǐng)蜂采用貪婪選擇法，如果新解的適應(yīng)度值比舊解的適應(yīng)度值高，則記下并更新舊解，否則給舊解的更新失敗次數(shù)加1；

4)利用公式計算每個解的選擇概率，跟隨蜂根據(jù)這些選擇概率在可行解范圍內(nèi)按公式vij＝xij+rand(-1,1)·(xij-xlj)搜索新解；其中pi為每個解的選擇概率，fit(i)表示第i個解的適應(yīng)度值，n表示解的個數(shù)；

5)當(dāng)xi的更新失敗次數(shù)超過預(yù)先設(shè)定的limit值時，則說明陷入了局部最優(yōu)解，優(yōu)化不能繼續(xù)進行，必須將該解舍棄，同時利用公式xi＝xmin+rand(-1,1)·(xmax-xmin)，產(chǎn)生新解將其替換，并將最優(yōu)解保存，其中xmin為解向量最小值，xmax為解向量最大值；

6)如果迭代次數(shù)大于最大循環(huán)次數(shù)mcn，則訓(xùn)練結(jié)束，否則，返回至步驟4)；

7)將所得的最優(yōu)解作為bp網(wǎng)絡(luò)的初始連接權(quán)值和閾值；

8)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并設(shè)輸入層j＝4，隱含層i＝5，輸出層l＝3，慣性系數(shù)a＝0.04，學(xué)習(xí)速率η＝0.2采樣周期t＝0.001，bp網(wǎng)絡(luò)的初始連接值與閾值由第7步得到，可用懸架的工作空間為[-0.12m,0.12m]；

9)通過采樣得到rin(k)和yout(k)，計算時刻誤差e(k)＝rin(k)-yout(k)；

10)計算bp網(wǎng)絡(luò)各層神經(jīng)元的輸入、輸出，輸出層的三個輸出量即為pid控制器的三個可調(diào)整參數(shù)kp、ki、kd；

11)根據(jù)下公式計算pid控制器的輸出u(k)：

12)bp網(wǎng)絡(luò)通過學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，在線調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值，使pid控制器的三個參數(shù)自動跟蹤誤差進行調(diào)整，pid控制器調(diào)控控制電壓的輸出，控制二位二通電磁比例閥20的電流，改變其開度，適時調(diào)節(jié)油氣懸架阻尼實現(xiàn)與工況最佳匹配。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)，其特征在于，包括油氣彈簧、設(shè)在油氣彈簧上的加速度傳感器(25)、阻尼調(diào)節(jié)單元以及車身高度調(diào)節(jié)單元；

所述油氣彈簧包括設(shè)有上端蓋(2)和活塞(3)的缸筒(4)，所述活塞(3)下端與桿筒(8)上端固定，所述桿筒(8)內(nèi)腔設(shè)有浮動活塞(5)，所述缸筒(4)的下端固定有導(dǎo)向套(9)，所述導(dǎo)向套(9)嵌套在桿筒(8)上，所述桿筒(8)底部設(shè)有下端蓋(12)；所述上端蓋(2)上設(shè)有連通缸筒(4)內(nèi)腔的第一充氣孔，所述缸筒(4)上設(shè)有連通其內(nèi)腔的第一通孔，所述桿筒(8)下端設(shè)有連通其內(nèi)腔的第二通孔，所述下端蓋(12)上開有第二充氣孔，所述第二充氣孔其中一端連通桿筒(8)內(nèi)腔并固定連接充氣管(7)，所述充氣管(7)與桿筒(8)同軸線設(shè)置并且其上端穿過浮動活塞(5)后與活塞(3)中部固定；

所述阻尼調(diào)節(jié)單元包括二位二通電磁比例閥(20)，所述二位二通電磁比例閥(20)的a口通過管路依次連通第一防爆閥(23)和第一通孔，所述二位二通電磁比例閥(20)的p口通過管路連通二位三通電磁閥(18)的a口，所述二位三通電磁閥(18)的b口堵死并且其p口通過管路依次連通第二防爆閥和第二通孔；所述二位二通電磁比例閥(20)的a口和p口兩端還并聯(lián)接入有第一卸荷閥(19)和第二卸荷閥(21)；

所述車身高度調(diào)節(jié)單元包括通過管路依次連接的油箱(14)、過濾器(15)、液壓泵(16)以及二位二通電磁閥(17)；所述二位二通電磁閥(17)的a口連接到二位三通電磁閥(18)與第二防爆閥之間的管路上，p口分出兩路分別連接液壓泵(16)出口和溢流閥(13)，所述溢流閥(13)與油箱(14)連通，所述二位二通電磁閥(17)、二位三通電磁閥(18)、二位二通電磁比例閥(20)以及加速度傳感器(25)分別與外部pid控制器電性連接。

2.如權(quán)利要求1所述的一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述上端蓋(2)與活塞(3)組成的主氣室、浮動活塞(5)與活塞(3)組成的反壓氣室中均充填有高壓氮氣，活塞(3)和浮動活塞(5)將高壓氮氣與液壓油隔開。

3.如權(quán)利要求1所述的一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度傳感器(25)設(shè)置在上端蓋(2)上，其將測得油氣彈簧的加速度與設(shè)定的期望值進行對比，通過pid控制器計算，通過控制輸出電壓，改變二位二通電磁比例閥(20)的電流，進而控制其開度大小，調(diào)節(jié)懸架輸出的阻尼力大小。

4.如權(quán)利要求1所述的一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述第一卸荷閥(19)與第二卸荷閥(21)分別在懸架的伸張行程和壓縮行程中開啟,第一卸荷閥(19)的開閥壓力大于第二卸荷閥(21)的開閥壓力。

5.如權(quán)利要求1所述的一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞(3)與桿筒(8)螺栓固定連接；所述導(dǎo)向套(9)與缸筒(4)螺栓固定連接。

6.如權(quán)利要求1所述的一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述上端蓋(2)和下端蓋(12)上均設(shè)有吊耳襯套(1)。

7.如權(quán)利要求1所述的一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述第一充氣孔入口設(shè)有第一充氣閥(24)，所述第二充氣孔入口設(shè)有第二充氣閥(11)。

8.如權(quán)利要求1所述的一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)，其特征在于，所述第一通孔、第二通孔上均安裝有用于連接管路的第一卡套式接頭(6)，所述第二充氣孔通過第二卡套式接頭(10)連接充氣管(7)。

9.一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

1)選用abc-bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)pid控制器，初始化abc算法參數(shù)，蜂群數(shù)量nc＝100，引領(lǐng)蜂數(shù)量ne＝50，跟隨蜂數(shù)量na＝50，最大失敗次數(shù)limit＝100，最大循環(huán)次數(shù)mcn＝60，解的個數(shù)n＝100；解向量xi(i＝1,2,3…,m)為bp網(wǎng)絡(luò)初始連接權(quán)值和閾值的一組解，m＝[(i+j)×l+i+l]，初始解的值是[-1,1]上的隨機數(shù)；

2)取適應(yīng)度函數(shù)為fit＝1/j，計算每個解的適應(yīng)度值，當(dāng)適應(yīng)度值達到最大值時是最優(yōu)解；其中目標(biāo)函數(shù)e(t)為加速度誤差；

3)引領(lǐng)蜂根據(jù)當(dāng)前的記憶按公式vij＝xij+rand(-1,1)·(xij-xlj)搜索新解，其中i＝(1,2,…,n)，j＝(1,2,…,d),i、j表示維數(shù)，引領(lǐng)蜂采用貪婪選擇法，如果新解的適應(yīng)度值比舊解的適應(yīng)度值高，則記下并更新舊解，否則給舊解的更新失敗次數(shù)加1；

4)利用公式計算每個解的選擇概率，跟隨蜂根據(jù)這些選擇概率在可行解范圍內(nèi)按公式vij＝xij+rand(-1,1)·(xij-xlj)搜索新解；其中pi為每個解的選擇概率，fit(i)表示第i個解的適應(yīng)度值，n表示解的個數(shù)；

5)當(dāng)xi的更新失敗次數(shù)超過預(yù)先設(shè)定的limit值時，則說明陷入了局部最優(yōu)解，優(yōu)化不能繼續(xù)進行，必須將該解舍棄，同時利用公式xi＝xmin+rand(-1,1)·(xmax-xmin)，產(chǎn)生新解將其替換，并將最優(yōu)解保存，其中xmin為解向量最小值，xmax為解向量最大值；

6)如果迭代次數(shù)大于最大循環(huán)次數(shù)mcn，則訓(xùn)練結(jié)束，否則，返回至步驟4)；

7)將所得的最優(yōu)解作為bp網(wǎng)絡(luò)的初始連接權(quán)值和閾值；

8)bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并設(shè)輸入層j＝4，隱含層i＝5，輸出層l＝3，慣性系數(shù)a＝0.04，學(xué)習(xí)速率η＝0.2采樣周期t＝0.001，bp網(wǎng)絡(luò)的初始連接值與閾值由第7步得到，可用懸架的工作空間為[-0.12m,0.12m]；

9)通過采樣得到rin(k)和yout(k)，計算時刻誤差e(k)＝rin(k)-yout(k)；

10)計算bp網(wǎng)絡(luò)各層神經(jīng)元的輸入、輸出，輸出層的三個輸出量即為pid控制器的三個可調(diào)整參數(shù)kp、ki、kd；

11)根據(jù)下公式計算pid控制器的輸出u(k)：

12)bp網(wǎng)絡(luò)通過學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，在線調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值，使pid控制器的三個參數(shù)自動跟蹤誤差進行調(diào)整，pid控制器調(diào)控控制電壓的輸出，控制二位二通電磁比例閥(20)的電流，改變其開度，適時調(diào)節(jié)油氣懸架阻尼實現(xiàn)與工況最佳匹配。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種礦用自卸車半主動油氣懸架系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)包括油氣彈簧、設(shè)在油氣彈簧上的加速度傳感器、阻尼調(diào)節(jié)單元以及車身高度調(diào)節(jié)單元，本方法通過加速度傳感器測量油氣彈簧簧上質(zhì)量的加速度，將測得的加速度與設(shè)定的期望值進行對比，通過ABC?BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器計算，控制輸出電壓，改變阻尼調(diào)節(jié)單元內(nèi)二位二通電磁比例閥的電流，進而控制其開度大小，從而實時調(diào)整阻尼力，使整車的平順性得到提高，同時可以控制調(diào)節(jié)單元內(nèi)二位三通電磁閥和二位二通電磁閥的啟閉，調(diào)整車身高度、實現(xiàn)懸架剛性閉鎖，提高車輛的通過性和裝載安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：謝方偉;郁程程;孫安欣;徐純潔;田祖織;丁海港

受保護的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.04.22

技術(shù)公布日：2021.07.02