[發明專利]磁流變智能車輛懸架混合半主動變結構控制方法

無效

• 申請號: 201010144138.0
• 申請日: 2010-04-12
• 公開（公告）號: CN102004443A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 王恩榮;宋慧;顏偉;劉太明;應亮;趙陽
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種磁流變智能車輛懸架混合半主動變結構控制方法，屬于車輛懸架系統控制技術領域。

技術背景

車輛懸架系統對路面車輛的乘坐舒適性、操縱穩定性和運行安全性等性能有著十分重要的影響。由于主動懸架的實現成本及性價比相對較高，且被動懸架又不能進行實時調節，因此，有必要采用半主動懸架。雖然應用新型磁流變阻尼器(Magneto-rheological?damper，MRD)的智能車輛懸架半主動控制研究已得到廣泛重視，但由于MRD的強滯環非線性和車輛負荷等運行參數的不確定性，使得該研究工作具有很強的挑戰性。

現有半主動控制方法具體包括如下幾個方面：1)一種針對“四分之一”MR車輛懸架系統的半主動滑模控制策略，即選擇了一種理想的天棚半主動懸架系統作為參考模型，根據實際被控系統和參考模型間的誤差動力學實現漸近穩定的滑模控制，但不能有效地解決MRD滯環非線性控制等問題；2)一種基于H_∞控制方法的MR整車懸架系統的半主動控制策略，即將車廂質量作為系統的不確定參數，但不能有效地解決4個MRD的協調控制問題；3)一種針對“四分之一”MR車輛懸架系統的半主動神經網絡控制策略，但僅在低頻段有較明顯的控制效果；4)一種針對“四分之一”MR車輛懸架系統非線性和參數不確定性的半主動自適應模糊控制策略，通過實際道路平順性試驗，發現其在低頻段(1-3Hz)效果欠佳；5)一種針對“四分之一”MR車輛懸架系統的改進型半主動滑模控制策略，即應用MRD多項式滯環模型的逆模控制方法來補償MRD的滯環非線性特性，但由于MRD多項式滯環模型的不精確性，使得控制效果一般。上述幾種典型的魯棒控制方法有力地推動了MR智能車輛懸架關于MRD滯環非線性和車輛運行參數不確定性的半主動控制研究，然而，上述方法雖針對“四分之一”MR車輛懸架子系統進行半主動控制研究，但尚缺乏對MRD滯環非線性控制和對車輛懸架MRD不對稱懸架阻尼控制要求的系統解決辦法，且離實際應用尚有較大距離。因此，有必要設計一種磁流變智能車輛懸架混合半主動變結構控制方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，在于克服現有技術存在的缺陷，針對MRD滯環非線性和車輛載荷的變化，提出一種針對“四分之一”磁流變智能車輛懸架混合半主動變結構控制方法。為整車4個MR懸架子系統的解耦控制研究打好基礎。本發明以改進型天棚懸架系統為參考模型，根據被控系統和參考模型間的誤差動力學實現漸近穩定的滑模控制，并應用MRD逆模和對稱阻尼型MRD產生不對稱阻尼特性的兩種基本控制策略，以實現MRD控制阻尼力對其理想阻尼力的實時跟蹤控制。

本發明為一種磁流變智能車輛懸架混合半主動變結構控制方法，其步驟是：

第一步：建立改進型天棚參考模型。

“四分之一”車輛懸架系統如附圖1所示。在典型的模型參考控制系統中，要求將系統輸入提供給參考模型，實際系統和參考模型的不同響應靠控制器來調節。然而，在車輛懸架系統的設計過程中，將路面激勵信號提供給參考模型是非常困難的，因此本發明采用附圖2所示的1自由度改進型天棚懸架系統作為參考模型。由于輪胎剛度幾乎是懸架彈簧剛度的5倍，因此在懸架系統正常工作頻率范圍內，通常將非簧載質量的運動近似為路面輸入，這樣非簧載質量的狀態變化可直接作為參考模型的輸入，從而避免了直接測量路面輸入信號x_i，其動力學方程表示為