[發(fā)明專利]一種饋能懸架自適應(yīng)離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410257624.1
• 申請(qǐng)日: 2014-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104085265A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施德華;陳龍;汪若塵;錢(qián)金剛;沈鈺杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B60G17/015
• 分類號(hào): B60G17/015;G06N3/02;H02J7/00
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種饋能懸架自適應(yīng)離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制方法，屬于車輛懸架系統(tǒng)智能控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

饋能懸架能夠回收懸架系統(tǒng)由于路面激勵(lì)而產(chǎn)生的振動(dòng)能量，減少了懸架系統(tǒng)的能耗，具有較好的應(yīng)用前景。目前，饋能懸架的研究重心集中在如何進(jìn)行低饋能電壓的存儲(chǔ)、協(xié)調(diào)懸架饋能性能與隔振性能等方面，因此，饋能懸架系統(tǒng)中饋能回路的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

DC-DC變換器由于能夠?qū)崿F(xiàn)功率變換、調(diào)節(jié)輸出電壓等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地應(yīng)用到饋能回路的設(shè)計(jì)中。當(dāng)饋能懸架無(wú)外接動(dòng)力源時(shí)，可以通過(guò)控制DC-DC變換器使饋能懸架工作在半主動(dòng)模式，從而提高饋能懸架的舒適性和安全性。然而，由于車身、輪胎等本身是復(fù)雜的非線性元件，饋能懸架中的電磁阻尼器以及DC-DC變換器也存在很強(qiáng)的非線性和時(shí)變性，系統(tǒng)參數(shù)往往是不精確和變化的，如輸入電壓的非線性衰減以及波動(dòng)干擾，電容電感寄存電阻的忽略，負(fù)載的不確定性容易造成控制器參數(shù)和實(shí)際參數(shù)不匹配，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能的惡化；同時(shí)，饋能懸架系統(tǒng)的輸入受到路面隨機(jī)激勵(lì)的影響，其工作過(guò)程受到外界的干擾，本身結(jié)構(gòu)參數(shù)因會(huì)存在著不同程度的攝動(dòng)，所以對(duì)DC-DC變換器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制時(shí)，對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和抗干擾能力要求尤為嚴(yán)格，控制系統(tǒng)必須能精確、快速反應(yīng)，能根據(jù)輸入電壓和負(fù)載的變化自適應(yīng)調(diào)整控制器，才能保證系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和魯棒性。

傳統(tǒng)的DC-DC變換器控制方法依賴于對(duì)其數(shù)學(xué)模型的顯式描述，如滑模控制、自校正控制、魯棒控制等，而DC-DC變換器是一個(gè)高階、強(qiáng)非線性、時(shí)變或斷續(xù)的離散電路，因而很難用精確的數(shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行解析分析。智能控制包括專家系統(tǒng)、模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為解決這類問(wèn)題提供了新的、強(qiáng)有力的工具，為饋能懸架用DC-DC變換器的控制方法設(shè)計(jì)提供了新的思路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高饋能懸架系統(tǒng)在參數(shù)攝動(dòng)和外界擾動(dòng)下對(duì)給定電磁阻尼力的快速跟蹤能力及抗干擾能力的控制方法。

本發(fā)明解決該技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：將饋能懸架用DC-DC變換器的實(shí)際控制輸入分解成產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)分量的穩(wěn)態(tài)控制輸入和補(bǔ)償系統(tǒng)參數(shù)變化和不確定擾動(dòng)項(xiàng)的補(bǔ)償控制輸入，構(gòu)建自適應(yīng)離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制系統(tǒng)，由經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制器產(chǎn)生DC-DC變換器的穩(wěn)態(tài)控制輸入，由自適應(yīng)控制器產(chǎn)生補(bǔ)償控制輸入，將兩部分輸入經(jīng)過(guò)加法器，得到DC-DC變換器的實(shí)際控制輸入。

自適應(yīng)離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制系統(tǒng)的被控對(duì)象為饋能懸架用DC-DC變換器，饋能懸架由彈簧和電磁阻尼器構(gòu)成，電磁阻尼器可以為直線電機(jī)或旋轉(zhuǎn)電機(jī)，且無(wú)外部動(dòng)力源提供動(dòng)力，電磁阻尼器僅工作在發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生的交流電流經(jīng)過(guò)整流器被轉(zhuǎn)換成直流輸入DC-DC變換器，并存儲(chǔ)到儲(chǔ)能元件中，儲(chǔ)能元件可以為超級(jí)電容或者蓄電池，自適應(yīng)離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制系統(tǒng)通過(guò)控制DC-DC變換器中的功率開(kāi)關(guān)管，調(diào)節(jié)電磁阻尼器的繞組電流，以實(shí)現(xiàn)電磁阻尼器阻尼力實(shí)時(shí)可控。

構(gòu)建的自適應(yīng)離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制系統(tǒng)具有4個(gè)輸入端口和1個(gè)輸出端口，包括離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制器、自適應(yīng)控制器、自適應(yīng)算法、脈寬調(diào)制器、加法器、比較器和時(shí)延模塊，其中：4個(gè)輸入端口的輸入信號(hào)分別為儲(chǔ)能元件的端電壓U_s、電磁阻尼器的實(shí)際輸出電流i_real和工作速度v，以及電磁阻尼器的給定理想電流i_ref，輸出端口的輸出信號(hào)為控制DC-DC變換器的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的維數(shù)由DC-DC變換器中被控功率開(kāi)關(guān)管的個(gè)數(shù)決定；

電磁阻尼器的繞組實(shí)際電流信號(hào)i_ref與給定理想電流i_real為比較器的輸入，比較器的輸出端接自適應(yīng)控制算法的輸入端，自適應(yīng)控制算法的輸出端接入自適應(yīng)控制器，調(diào)整自適應(yīng)控制器的權(quán)值，給定理想電流i_ref經(jīng)過(guò)時(shí)延模塊形成的時(shí)延信號(hào)序列構(gòu)成自適應(yīng)控制器的輸入，離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制器的輸入為儲(chǔ)能元件端電壓U_s、電磁阻尼器的工作速度v和給定理想電流i_ref，離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制器和自適應(yīng)控制器的輸出端均接加法器的輸入端，加法器的輸出端為占空比信號(hào)，且接入脈寬調(diào)制器的輸入端，脈寬調(diào)制器的輸出端接入DC-DC變換器的輸入端，脈寬調(diào)制器的輸出端也即為自適應(yīng)離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制系統(tǒng)的輸出端。