[發明專利]一種基于MPC的互聯空氣懸架協同控制系統及方法

有效

• 申請號: 202010594863.1
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111845240B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 李仲興;周鎣;于文浩;江洪
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B60G17/015
• 分類號: B60G17/015;B60G17/0195;B60G17/052;B60G17/019
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及車輛的半主動懸架系統控制領域中的一種基于MPC的互聯空氣懸架協同控制系統及方法，協同控制系統由傳感器模塊、拓展觀測器模塊、MPC控制器、阻尼系數控制器、互聯狀態控制器、車身高度控制器、阻尼系數執行機構、互聯狀態執行機構和車身高度執行機構組成；MPC控制器從頂層出發，將阻尼系數、互聯狀態和車身高度對性能的影響始終歸結于各自的執行機構提供的懸架力，以懸架性能指標最優為優化目標，最優懸架力依次由阻尼系數控制器、互聯狀態控制器和車身高度控制器控制對應的執行機構生成，通過MPC控制器求解系統最優懸架力，再對最優懸架力依次通過阻尼系數、互聯狀態和車身高度執行機構進行分配，提高控制精度且適用于任意工況下的控制。

技術領域

本發明涉及車輛的半主動懸架系統控制技術，具體涉及互聯空氣懸架的阻尼系數、互聯狀態和車身高度協同控制系統及方法。

背景技術

隨著懸架系統中的可控結構逐漸增多，阻尼系數、車身高度和互聯狀態的協同控制成為獲得更好的懸架性能的一種途徑。例如中國專利公開號為CN105082920B的文獻提出了一種阻尼與車身高度可調互聯空氣懸架協同控制系統及方法，其首先制定了互聯狀態控制策略、車身高度控制策略和阻尼控制策略，并建立了協調控制器協調互聯狀態控制系統、車身高度控制系統和阻尼控制系統工作，以整車綜合性能評價指標最小為目標，依據查表法修正互聯狀態和阻尼系數的控制策略，最后根據工況判別進行車身高度的調節，從而實現協同控制。然而，在車輛實際行駛過程中工況復雜，其只設定了六種工況，考慮的工況較少，因此導致控制精度差，且根據表格制定的控制策略進行協同控制的可移植性差。

MPC(模型預測控制)是一種在有限時域內的滾動優化控制，作為最優控制的另一個分支，其利用系統預測模型來預測系統未來的發展從而優化控制信號，具有對未來系統狀態的預估和能夠在求解系統最優控制的同時將系統約束考慮在內的優勢，因此在懸架控制領域有著較多的應用。模型預測控制的基本原理是基于一個描述對象動態行為的模型，預測系統未來的動態，在每個采樣時刻用最新得到的測量值刷新優化問題并求解刷新后的優化問題，將得到的優化問題的第一個控制量作用于系統，如此循環往復，因此模型預測控制包括三個基本步驟：(1)基于預測模型預測未來系統動態；(2)求解優化問題；(3) 將優化解的第一個元素作用于系統。

發明內容

本發明基于現有互聯空氣懸架協同控制存在的控制精度差和可移植性差等問題，提出一種基于MPC的互聯空氣懸架協同控制系統以及該系統的控制方法，實現互聯空氣懸架阻尼系數、互聯狀態和車身高度三者的協同，進一步提升互聯空氣懸架系統的綜合性能。

本發明所述的一種基于MPC的互聯空氣懸架協同控制系統采用的技術方案是：其由傳感器模塊、拓展觀測器模塊、MPC控制器、阻尼系數控制器、互聯狀態控制器、車身高度控制器、阻尼系數執行機構、互聯狀態執行機構和車身高度執行機構組成；

傳感器模塊測量前左懸架行程速度前右懸架行程速度后左懸架行程速度和后右懸架行程速度測量側傾角速度俯仰角速度和質心處簧上質量加速度以及測量前左空氣彈簧氣壓P_fl、前右空氣彈簧氣壓P_fr、后左空氣彈簧氣壓P_rl和后右空氣彈簧氣壓P_rr信息，并將前左懸架行程速度前右懸架行程速度后左懸架行程速度后右懸架行程速度側傾角速度俯仰角速度和質心處簧上質量加速度信息傳輸至拓展觀測器模塊，將前左懸架行程速度前右懸架行程速度后左懸架行程速度后右懸架行程速度傳輸至阻尼系數控制器，將前左空氣彈簧氣壓P_fl、前右空氣彈簧氣壓P_fr、后左空氣彈簧氣壓P_rl和后右空氣彈簧氣壓P_rr輸送至互聯狀態控制器和車身高度控制器；