[發明專利]一種基于切換控制的汽車主動懸架系統的容錯控制方法

在審

• 申請號: 201910661430.0
• 申請日: 2019-07-22
• 公開（公告）號: CN110826143A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 姚雪蓮;楊藝;朱凱;王晨光;葛佳汪;王可賢
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;B60G17/0185
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

1.一種基于切換控制的汽車主動懸架系統的容錯控制方法，其特征在于，該容錯控制方法包括以下步驟：

步驟一，建立不確定故障情況下汽車主動懸架系統的數學模型；

采用半車主動懸架系統，其系統動力學方程為：

上式(1)中，M和I分別為車體的質量和轉動慣量，m_f和m_r分別為前后非簧載質量，F_dr，F_dr，F_sf和F_sr分別為彈簧阻尼器產生的力，F_tf，F_bf，F_tr和F_br分別為輪胎產生的彈力和阻力，z_c為懸架的垂直位移，φ為俯仰角，z₁和z₂為非簧載位移，z₀₁和z₀₂為路面激勵，a和b為懸架到車體重心之間的距離，u₁和u₂為主動懸架系統的控制輸入，Ψ₁(t)＝-F_df-F_dr-F_sf-F_sr，Ψ₂(t)＝-a(F_df+F_sf)+b(F_dr+F_sr)，F_sf＝k_f1Δy_f，F_sr＝k_r1Δy_r，F_tf＝k_f2(z₁-z₀₁)，F_tr＝k_r2(z₂-z₀₂)，其中k_f1和k_f2表示前后彈簧系數，b_f1和b_r1分別為前后阻尼系數，k_f2和k_r2分別為前后輪胎的彈性系數，b_f2和b_r2分別為前后輪胎的阻尼系數，Δy_f＝z_c+asinφ-z₁和Δy_r＝z_c+b sinφ-z₂分別為前后懸架空間，建立不確定執行器故障與主動懸架的關系，以數學模型的方式表示作動器故障的不確定性對汽車主動懸架系統的影響；

參數化的作動器故障數學模型如下：

上式(2)中分別為未知故障參數向量和已知基函數，構成故障向量定義指示哪一個作動器故障(即故障發生位置)的故障模式集為σ(t)＝diag{σ₁，σ₂}，當作動器則σ_j(t)＝1，否則σ_j(t)＝0；

不確定作動器故障情況下系統的控制輸入數學模型如下：

選取的狀態向量x₁＝z_c，x₃＝φ，x₅＝z₁，x₇＝z₂，x₁₃＝[x₁，x₃]^T，x₂₄＝[x₂，x₄]^T和控制輸出y＝[x₁，x₃]^T，設置期望的控制目標為y_m＝[r_z，r_φ]^T；

結合等式(1)和等式(3)，可以得到不確定故障情況下汽車主動懸架系統的數學模型為：

步驟二，基于不確定作動器故障下的半車主動懸架系統的非線性模型設計自適應容錯控制器；

步驟三，采用Lyapunov函數法對自適應容錯控制器的性能進行檢驗。