[發明專利]基于阻尼力約束的阻尼可調半主動懸架混雜模型預測控制方法

有效

• 申請號: 201710437023.2
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107102551B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 吳光強;張亮修;陳潔;王宇;郭炯珉;金杰;鞠麗娟;馬暢;竇傳威;孫安寧;魏宏;熊云亮
• 申請（專利權）人: 同濟大學;上汽大眾汽車有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 上?？坡蓪＠硎聞账?特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 劉瑩

本發明公開一種基于阻尼力約束的阻尼可調半主動懸架混雜模型預測控制方法，建立半主動懸架混雜系統模型，基于模型預測控制理論，進行半主動懸架混雜系統的有限時域優化控制，并將其轉化為包含實值變量和二值變量的混合整數二次規劃問題，實現阻尼連續可調半主動懸架的混雜模型預測控制。本發明的優點是解決了舒適性和操穩性的矛盾；解決了半主動懸架優化方法中存在的非線性約束條件；把半主動懸架控制問題轉化為有限時域有約束的優化控制問題；有效解決了帶有非線性約束的滾動時域優化問題。

技術領域

本發明涉及汽車懸架控制技術領域，特別涉及一種基于阻尼力約束的阻尼可調半主動懸架混雜模型預測控制方法。

背景技術

懸架系統對于改善汽車的平順性和操穩性來說至關重要。半主動懸架系統克服了被動懸架剛度和阻尼不可調整的技術缺陷，而其成本遠低于主動懸架，代表了汽車懸架發展的主要方向。其中，阻尼可調半主動懸架能獨立跟蹤阻尼力需求信號，阻尼力可連續調節到阻尼工作區域的任何一點，能夠滿足不同路況和工況下的車輛性能要求。目前，阻尼可調半主動懸架主要分為磁流變（或電流變）和電磁閥式兩種，其中電磁閥式阻尼連續可調半主動懸架具有結構簡單、響應迅速、性能可靠和易于工程實現等優點。

目前，半主動懸架控制過程中未直接考慮阻尼力工作范圍和控制力需求信號與懸架相對速度之間的邏輯關系，而是在求解出最優控制阻尼力后再根據實際減振器的輸出力范圍和懸架相對速度對其加以限制或施加約束，導致懸架不能得到最優的控制效果。Giorgetti N等人基于模型預測控制理論將約束的半主動懸架控制系統轉化為分段仿射系統，并通過混合整數二次規劃來求解，但是沒有考慮減振器阻尼力的非線性邊界約束（Giorgetti N, Bemporad A, Tsengz H E, et al. Hybrid model predictive controlapplication towards optimal semi-active suspension[J]. International Journalof Control, 2006, 79(5):391-398）。

專利文獻（CN105974821A）提出一種基于阻尼多模式切換減振器的車輛半主動懸架混雜控制方法，通過仿真分析確定減振器在不同阻尼模式下的復原阻尼系數和壓縮阻尼系數，并基于混合邏輯動態建模方法進行半主動懸架混雜模型預測控制器設計，其關注點為減振器阻尼的多模式切換，并未涉及半主動懸架性能，及半主動懸架阻尼力須滿足的約束問題。

半主動懸架控制的主要難點在于如何處理減振器阻尼力必須滿足的各種非線性約束問題。本發明針對電磁閥式阻尼連續可調半主動懸架系統，提出一種綜合權衡舒適性和操穩性，并考慮半主動懸架阻尼力約束的混雜模型預測控制方法，建立半主動懸架混雜系統模型，基于模型預測控制理論，進行半主動懸架混雜系統的有限時域優化控制，并將其轉化為包含實值變量和二值變量的混合整數二次規劃，實現阻尼連續可調半主動懸架的混雜模型預測控制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是要提供一種綜合權衡舒適性和操穩性，并基于阻尼力約束的阻尼可調半主動懸架混雜模型預測控制方法。

為了解決以上的技術問題，本發明提供了一種基于阻尼力約束的阻尼可調半主動懸架混雜模型預測控制方法，建立半主動懸架混雜系統模型，基于模型預測控制理論，進行半主動懸架混雜系統的有限時域優化控制，并將其轉化為包含實值變量和二值變量的混合整數二次規劃，實現阻尼連續可調半主動懸架的混雜模型預測控制，包括如下的步驟：

步驟1：阻尼可調半主動懸架混雜系統動態建模；

步驟2：阻尼可調半主動懸架非線性約束的優化；

步驟3：半主動懸架混雜模型預測控制；

步驟4：半主動懸架混雜系統滾動時域優化求解。