[發明專利]一種基于粒子群優化的車輛ISD懸架PDD控制理想模型

有效

• 申請號: 202010229618.0
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111439086B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 楊曉峰;顏龍;沈鈺杰;劉雁玲;劉昌寧;楊藝;何濤;宋航
• 申請（專利權）人: 榮成市莫林汽車科技有限公司
• 主分類號: B60G17/018
• 分類號: B60G17/018
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 周明新

本發明公開了一種基于粒子群優化的車輛ISD懸架PDD控制理想模型，該理想模型通過串并聯組合彈簧、阻尼器和慣容器等元件而成。通過對ISD懸架運動學方程的拉氏變換、懸架功率求解與設定PDD控制、粒子群參數優化求解得到理想模型。本發明提供了一種新的懸架理想模型與研究思路，能使ISD懸架得到寬頻域的綜合性能提升，為ISD懸架的主動控制奠定基礎。

技術領域

本發明屬于車輛懸架系統建模領域，尤其是對于應用慣容器裝置的車輛ISD(Inerter-Spring-Damper)懸架系統建模。本發明涉及一種車輛ISD懸架的動態理想模型，特指一種結合PDD(Power-Driven-Damper)控制與粒子群參數優化的ISD懸架理想模型。

背景技術

慣容器的概念由劍橋大學的Smith教授提出。作為一種兩端點的質量元件，慣容器可有效應用于車輛懸架隔振系統的設計，并形成了以“慣容器-彈簧-阻尼器”為核心的車輛ISD懸架系統。慣容器的引入打破了傳統懸架的“彈簧-阻尼器”固有結構，解決了其由于缺少質量阻抗而限制了懸架性能的問題，慣容器能夠有效減小車輛的低頻共振，提高車輛的隔振性能，為懸架振動控制研究提供了新的方向和思路。

在第二類機電相似性理論中，質量元件與“接地”的電容元件相對應，極大的限制了電學系統中的網絡綜合理論在機械系統中的應用。而兩端點特性元件慣容器的提出，使得電學理論中無源網絡的RLC(電阻、電感與電容)綜合方法可以同樣適用于機械網絡系統，即根據系統阻抗傳遞函數的響應特性，用無源的慣容器、彈簧和阻尼器元件進行被動實現。

中國專利CN110001336A公開了一種基于ADD正實網絡優化的車輛ISD懸架一階理想模型，能使ISD懸架的綜合性能得到提升，但由于ADD控制的特性，控制過程中會出現抖振現象，懸架系統性能會受到一定的影響。

ISD懸架經過十余年的發展，其結構形式與匹配方法也不斷革新。近年來，ISD懸架的研究方向也從傳統的被動結構研究轉向半主動和主動控制研究。而在寬頻域范圍內提高ISD懸架系統的隔振性能仍有著很大的研究空間與前景，如何設計出一種新型高效的ISD懸架理想模型決定著可控ISD懸架的動態控制品質及性能。

發明內容

基于上述原因，本發明提供了一種基于粒子群優化的車輛ISD懸架PDD控制理想模型，利用含有慣容器的ISD懸架有效抑制低頻振動和PDD控制有效抑制中高頻振動的特點，提升懸架系統的綜合性能。由于理想模型的復雜程度，在實車布置對空間要求較高，因此可作為主動控制如自適應控制和滑模變結構控制中的理想參考模型，從而提高主動ISD懸架的綜合性能。

為構建上述理想模型，本發明所采用的技術方案為：一種基于粒子群優化的車輛ISD懸架PDD控制理想模型，其特征在于，包括：

步驟(1)：建立ISD懸架四分之一模型：

其中，m_s為簧載質量，m_u為非簧載質量，k_r為懸架的支撐彈簧剛度，c_p為PDD控制的半主動阻尼系數，k_t為輪胎等效彈簧剛度，z_s為簧載質量的垂向位移，為簧載質量的垂向速度，為簧載質量的垂向加速度，z_u為非簧載質量的垂向位移，為非簧載質量的垂向速度，為非簧載質量的垂向加速度，z_r為路面不平度的垂向輸入位移，T(s)為阻抗傳遞函數；對上述ISD懸架四分之一模型進行拉式變換得到：

其中，s為拉氏變量，Z_s為簧載質量的垂向位移的拉普拉斯變換形式，Z_u為非簧載質量的垂向位移的拉普拉斯變換形式，Z_r為路面不平度的垂向輸入位移的拉普拉斯變換形式；

步驟(2)：阻抗傳遞函數T(s)以速度型阻抗傳遞函數形式表示如下：