[發明專利]一種基于模型預測控制的電控空氣懸架車身高度調節方法

有效

• 申請號: 202011521864.X
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112590484B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 謝正超;王輝;趙晶
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B60G17/018
• 分類號: B60G17/018;B60G17/019;B60G17/052
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種基于模型預測控制的電控空氣懸架車身高度調節方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立電控空氣懸架的非線性車身高度調節模型，并將所述非線性車身高度調節模型線性化以建立模型預測控制的預測模型；

針對車高調節模型線性化過程中存在的模型誤差、未建模動力學項以及路面干擾，設計擴張狀態觀測器對以上各項進行觀測并反饋給預測模型，獲得補償后的預測模型；

模型預測控制器根據補償后的預測模型、實時車身高度H_as(k)和目標車身高度H_asref，在每一個采樣時刻優化求解出電控空氣懸架所需的空氣質量流量的N_c步控制輸入，優化求解得到的所述空氣質量流量通過PWM控制轉化為充放氣電磁閥的開關信號，實現對高度的調節；

設計自適應事件觸發機制，首先根據實時車身高度H_as(k)和目標車身高度H_asref的差值確定閾值的大小，進而根據觸發條件判斷是否觸發模型預測控制器的優化更新。

2.根據權利要求1所述的一種基于模型預測控制的電控空氣懸架車身高度調節方法，其特征在于，所述非線性車身高度調節模型具體如下：

式中，p_as為空氣彈簧內部氣壓，為空氣彈簧內部氣壓變化率，z_s為懸架的簧載質量位移，z_u為非簧載質量位移，為簧載質量速度，為非簧載質量速度，為簧載質量加速度，為非簧載質量加速度，m_s為簧載質量，m_u為非簧載質量，z_as0為初始車身高度，q_in-q_out為進出空氣彈簧的空氣質量流量，T為空氣彈簧內部溫度，R為氣體常數，κ為氣體多變指數，k_t為輪胎剛度，z_r為路面擾動；A_as表示空氣彈簧的橫截面積；c_s為減振器阻尼。

3.根據權利要求1所述的一種基于模型預測控制的電控空氣懸架車身高度調節方法，其特征在于，車高調節系統的所述預測模型如下：

式中，x為系統狀態變量，包括空氣彈簧內部氣壓p_as，懸架的簧載質量位移z_s與非簧載質量位移z_u，簧載質量速度和非簧載質量速度即u為輸入，是進出空氣彈簧的空氣質量流量q_in-q_ou；y為輸出變量，是車身高度H_as＝z_s-z_u+z_as0，z_as0為初始車身高度；d為誤差與干擾變量，分別為空氣彈簧充放氣熱力學模型線性化誤差與未建模動力學項d₁和路面干擾d₂；k表示采樣節點的變量；矩陣A,B_u,B_w,C,D_w,D_a的具體內容可根據動力學方程整理得到。