[發(fā)明專利]汽車底盤集成系統(tǒng)魯棒控制器及構(gòu)造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210543540.5
• 申請(qǐng)日: 2012-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN103019098A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江浩斌;陳龍;孫曉東;汪若塵;徐興;李可
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 樊文紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車底盤集成系統(tǒng)魯棒控制器及構(gòu)造方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)汽車性能的要求也越來越高，希望汽車能同時(shí)具有良好的操縱性、行駛平順性和主動(dòng)安全性等。因此，各種汽車底盤主動(dòng)控制系統(tǒng)都相繼應(yīng)用到現(xiàn)代汽車中，比如電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、主動(dòng)懸架系統(tǒng)、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等。一般來說，這些種汽車底盤電子控制系統(tǒng)均是針對(duì)提高某一性能指標(biāo)而設(shè)計(jì)的，在它們單獨(dú)使用時(shí)，并沒有充分考慮它們對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中其它子系統(tǒng)的影響，各個(gè)子系統(tǒng)具有一定的局限性，為了充分發(fā)揮可控子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性，以優(yōu)化并進(jìn)一步提高整車綜合性能，綜合協(xié)調(diào)各種控制子系統(tǒng)，研究汽車底盤集成系統(tǒng)及其控制，已成為當(dāng)今汽車底盤系統(tǒng)控制技術(shù)的研究熱點(diǎn)與今后的發(fā)展趨勢(shì)之一。

然而，汽車底盤集成系統(tǒng)的研究決非易事，汽車底盤各個(gè)子系統(tǒng)之間存在著各種機(jī)械、電氣之間的非線性耦合因素，要實(shí)現(xiàn)汽車底盤集成系統(tǒng)的高性能控制，控制算法的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。因此，針對(duì)汽車底盤集成系統(tǒng)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的特性，設(shè)計(jì)性能優(yōu)良、抗干擾能力強(qiáng)，具有解耦特性的魯棒控制器具有十分重要的意義。

有鑒于此，有必要提出一種汽車底盤集成系統(tǒng)魯棒控制器及構(gòu)造方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種汽車底盤集成系統(tǒng)魯棒控制器及構(gòu)造方法，其克服了現(xiàn)有汽車底盤集成系統(tǒng)控制方法的不足，可以實(shí)現(xiàn)汽車底盤系統(tǒng)的側(cè)向、縱向以及垂向間的解耦控制。

本發(fā)明的一種汽車底盤集成系統(tǒng)魯棒控制器，所述控制器是由內(nèi)模控制器和支持向量機(jī)廣義逆系統(tǒng)構(gòu)成相結(jié)合組成的支持向量機(jī)廣義逆內(nèi)模控制器，其中：

所述內(nèi)模控制器由質(zhì)心側(cè)偏角內(nèi)模控制器、橫擺角速度內(nèi)模控制器和車身側(cè)傾角內(nèi)模控制器并聯(lián)組成，質(zhì)心側(cè)偏角內(nèi)模控制器由質(zhì)心側(cè)偏角內(nèi)部模型和調(diào)節(jié)器構(gòu)成，橫擺角速度內(nèi)模控制器由橫擺角速度內(nèi)部模型和調(diào)節(jié)器構(gòu)成，車身側(cè)傾角內(nèi)模控制器由車身側(cè)傾角內(nèi)部模型和調(diào)節(jié)器構(gòu)成；

所述支持向量機(jī)廣義逆系統(tǒng)與汽車底盤集成系統(tǒng)串聯(lián)構(gòu)成廣義偽線性系統(tǒng)，所述支持向量機(jī)廣義逆系統(tǒng)由具有7個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)、3個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的支持向量機(jī)與4個(gè)線性環(huán)節(jié)組成，廣義偽線性系統(tǒng)包括質(zhì)心側(cè)偏角線性子系統(tǒng)、橫擺角速度線性子系統(tǒng)和車身側(cè)傾角線性子系統(tǒng)；所述汽車底盤集成系統(tǒng)由主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)、直接橫擺力矩控制子系統(tǒng)和主動(dòng)懸架子系統(tǒng)構(gòu)成。

相應(yīng)地，一種汽車底盤集成系統(tǒng)魯棒控制器的構(gòu)造方法，所述方法包括：

S1、將主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)、直接橫擺力矩控制子系統(tǒng)和主動(dòng)懸架子系統(tǒng)作為一個(gè)整體構(gòu)成汽車底盤集成系統(tǒng)；

S2、由4個(gè)線性環(huán)節(jié)與具有7個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)、3個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的支持向量機(jī)串聯(lián)構(gòu)成支持向量機(jī)廣義逆系統(tǒng)，采用支持向量機(jī)廣義逆系統(tǒng)與汽車底盤集成系統(tǒng)串聯(lián)構(gòu)成廣義偽線性系統(tǒng)，廣義偽線性系統(tǒng)被線性化解耦為質(zhì)心側(cè)偏角線性子系統(tǒng)、橫擺角速度線性子系統(tǒng)和車身側(cè)傾角線性子系統(tǒng)；

S3、對(duì)質(zhì)心側(cè)偏角線性子系統(tǒng)、橫擺角速度線性子系統(tǒng)和車身側(cè)傾角線性子系統(tǒng)分別引入質(zhì)心側(cè)偏角內(nèi)模控制器、橫擺角速度內(nèi)模控制器和車身側(cè)傾角內(nèi)模控制器構(gòu)造內(nèi)模控制器，將內(nèi)模控制器與支持向量機(jī)廣義逆系統(tǒng)相結(jié)合組成魯棒控制器，控制汽車底盤集成系統(tǒng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S2中支持向量機(jī)的向量系數(shù)和閾值的確定方法具體為：

將前輪轉(zhuǎn)向補(bǔ)償角δ_c、橫擺控制力矩T_Z和懸架側(cè)傾力矩T_φ的階躍激勵(lì)信號(hào){δ_c,T_Z,T_φ}加到汽車底盤集成系統(tǒng)的輸入端，采集汽車底盤集成系統(tǒng)的質(zhì)心側(cè)偏角β、橫擺角速度γ和車身側(cè)傾角φ；

將質(zhì)心側(cè)偏角β、橫擺角速度γ離線分別求其一階導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而求出和將車身側(cè)傾角φ求其一階、二階導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而求出

對(duì)信號(hào)做規(guī)范化處理，組成支持向量機(jī)的訓(xùn)練樣本集并選取高斯核函數(shù)作為支持向量機(jī)的核函數(shù)，選取核寬度與正則化參數(shù)對(duì)支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，從而確定支持向量機(jī)的向量系數(shù)和閾值；

其中，β為質(zhì)心側(cè)偏角、γ為橫擺角速度、φ為車身側(cè)傾角，a₁₀、a₁₁、a₂₀、a₂₁、a₃₀、a₃₁和a₃₂為廣義逆系統(tǒng)的參數(shù)。