[發(fā)明專利]保證阻尼力約束的汽車磁流變懸架靜態(tài)輸出反饋控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010080587.7
• 申請日: 2020-02-05
• 公開（公告）號: CN111186275A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 吳健;劉志遠;周洪亮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B60G17/015
• 分類號: B60G17/015;B60G17/08
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種保證阻尼力約束的汽車磁流變懸架靜態(tài)輸出反饋控制方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟一、基于分段約束懸架系統(tǒng)動力學模型，設計求解狀態(tài)反饋增益的凸優(yōu)化問題；

步驟二、基于狀態(tài)反饋凸優(yōu)化問題，推導輸出反饋的凸優(yōu)化問題；

步驟三、調節(jié)設計參數(shù)，獲得控制增益及期望控制性能；

步驟四、根據(jù)阻尼力與驅動電流轉換關系，建立懸架閉環(huán)控制系統(tǒng)。

2.根據(jù)權利要求1所述的保證阻尼力約束的汽車磁流變懸架靜態(tài)輸出反饋控制方法，其特征在于所述步驟一中，以阻尼力為控制輸入并對阻尼力的約束邊界進行分段近似，得如下分段約束懸架系統(tǒng)動力學模型：

其中：為系統(tǒng)狀態(tài)向量，z_s為簧上質量位移，z_u為簧下質量位移，z_r為路面高度；為系統(tǒng)干擾輸入變量；u＝F為系統(tǒng)控制輸入變量，F(xiàn)為阻尼力；為加權的系統(tǒng)性能輸出向量，ρ₁、ρ₂和ρ₃分別為簧上質量加速度、懸架動行程和懸架動載荷的加權系數(shù)；為系統(tǒng)測量輸出向量；i為子系統(tǒng)索引，I＝{1,…,N}為索引集合，N為子系統(tǒng)個數(shù)；M_i＝{x|p_Li≤x₃-x₄≤p_Ui}為根據(jù)阻尼振動速度劃分的第i個子系統(tǒng)定義域，p_Li、p_Ui為子系統(tǒng)的狀態(tài)邊界，q_Li、q_Ui為子系統(tǒng)的控制量約束邊界；A_i，B_i，C_i，D_i，L_i，H_i為具有相應維度的系統(tǒng)矩陣，a_i為仿射項；

根據(jù)分段約束懸架系統(tǒng)動力學模型，以保證閉環(huán)系統(tǒng)漸進穩(wěn)定、保證控制量約束以及保證從w到z的H_∞范數(shù)小于一個指定常數(shù)γ為目標，設計如下具有仿射項的狀態(tài)反饋控制器：

其中：為仿射項，為狀態(tài)反饋增益。

3.根據(jù)權利要求2所述的保證阻尼力約束的汽車磁流變懸架靜態(tài)輸出反饋控制方法，其特征在于所述

4.根據(jù)權利要求1所述的保證阻尼力約束的汽車磁流變懸架靜態(tài)輸出反饋控制方法，其特征在于所述步驟二中，在有限傳感器數(shù)量情況下，輸出反饋控制器具有如下形式：

u(k)＝K_iy(k)+d_i,i∈I；

其中：為仿射項，K_i為輸出反饋增益。

5.根據(jù)權利要求4所述的保證阻尼力約束的汽車磁流變懸架靜態(tài)輸出反饋控制方法，其特征在于所述

6.根據(jù)權利要求1所述的保證阻尼力約束的汽車磁流變懸架靜態(tài)輸出反饋控制方法，其特征在于所述步驟三中，設計參數(shù)具體為分區(qū)個數(shù)N、干擾能量上界值w_max、擾動抑制的性能指標γ和自定義矩陣S_i，分別對應為參數(shù)一、參數(shù)二、參數(shù)三和參數(shù)四。

7.根據(jù)權利要求6所述的保證阻尼力約束的汽車磁流變懸架靜態(tài)輸出反饋控制方法，其特征在于所述參數(shù)一、參數(shù)二、參數(shù)三和參數(shù)四的具體調節(jié)原則和方案為：

參數(shù)一同時影響系統(tǒng)的復雜程度和非線性約束的近似精度，參數(shù)一應在考慮兩種影響之后折中選取；

參數(shù)二和參數(shù)三影響凸優(yōu)化問題求解的可行性以及閉環(huán)系統(tǒng)的性能，參數(shù)二和參數(shù)三的選擇需在兩種影響之間折中選取；

參數(shù)四僅影響凸優(yōu)化問題求解的可行性，按照如下方法計算得到：

8.根據(jù)權利要求1所述的保證阻尼力約束的汽車磁流變懸架靜態(tài)輸出反饋控制方法，其特征在于所述步驟四中，阻尼力與驅動電流轉換關系如下：

其中：I為驅動電流，u為期望的阻尼力，z_def＝z_s-z_u為懸架伸縮量，c₀、k₀、y_mr、c₁、k₁為與磁流變減震器非線性特性相關的模型參數(shù)。