[發明專利]半主動懸架增強型多重模糊PID控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110274785.1
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112947087B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 李瑞川;丁馨鎧;孫會來;徐繼康;程懿;劉繼魯;劉娜
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明涉及半主動懸架增強型多重模糊P I D控制系統及方法，包括與懸架系統連接的P I D控制器，第一級模糊控制器和第三級模糊控制器分別連接P I D控制器，第二級模糊控制器連接第一級模糊控制器；P I D控制器輸出最終的參數來控制懸架的動作，速度傳感器和加速度傳感器監測懸架的動態性能反饋給第一、第二和第三級模糊控制器，同時檢測路面激勵反饋給第一、第二和第三級模糊控制器。建立起了懸架系統與路面激勵的直接關系，增強了懸架在不同路面上的自適應能力，提高了懸架的綜合性能。

技術領域

本發明涉及汽車懸架系統控制領域，具體為半主動懸架增強型多重模糊PID控制系統及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

懸架是用來連接車輪和車架的關鍵總成，能夠緩和路面沖擊，降低車身震動，保證汽車在道路上的操縱穩定性和平順性。近些年來，半主動懸架和主動懸架成為研究熱點，具有比被動懸架更好的綜合性能，半主動懸架由于結構簡單、耗能較少、成本低等優勢，在高檔汽車上廣泛應用。

半主動懸架控制系統和控制算法是核心要點，在傳統的研究中，模糊控制PID控制、神經網絡控制、粒子群控制等控制方法日益成熟，尤其模糊PID控制具有良好的控制精度，自適應能力較強，魯棒性較好，成為廣大學者的研究中心，但是傳統的模糊PID控制系的控制參數統過于單一，控制系統只能根據汽車自身響應進行調節，始終沒有建立起外界路面激勵與控制器的直接關系，使得控制器參數不能達到最優狀態，并且控制器初始參數的設定依賴于事先假定的路面條件，這就使得當實際路面條件波動較大時，控制器不能夠很好的調節懸架性能。

發明內容

為了解決上述背景技術中存在的技術問題，本發明提供半主動懸架增強型多重模糊PID控制系統及方法，建立起了懸架系統與路面激勵的直接關系，增強了懸架在不同路面上的自適應能力，提高了懸架的綜合性能。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面提供基于半主動懸架增強型多重模糊PID控制系統，包括與懸架系統連接的PID控制器，第一級模糊控制器和第三級模糊控制器分別連接PID控制器，第二級模糊控制器連接第一級模糊控制器；

PID控制器輸出最終的參數來控制懸架的動作，速度傳感器和加速度傳感器監測懸架的動態性能并反饋給第一、第二和第三級模糊控制器，同時檢測路面激勵反饋給第一、第二和第三級模糊控制器。

通過懸架模型建立第一級模糊控制器和PID控制器，確定PID控制器的原始參數和第一級模糊控制器的隸屬函數和模糊規則，選擇簧上質量速度與設定值的誤差作為PID控制器的輸入變量，可由速度傳感器獲得，輸出變量為懸架調節力。

第一級模糊控制器輸入變量為懸架簧上質量速度與設定值的誤差及誤差的變化率(簧上質量加速度)，可由速度傳感器和加速度傳感器獲得，輸出變量為PID控制器參數的修正量。

第二級模糊控制器根據路面激勵的變化實時調整第一級模糊控制器輸入輸出變量論域，即實現變論域；第二級模糊控制器的輸入變量為路面激勵及路面激勵的變化率，可由位移傳感器和速度傳感器獲得，輸出變量為第一級模糊控制器的論域伸縮因子。

第三級模糊控制器建立起路面激勵和PID控制器參數的直接關系，根據路面激勵的變化實時調整PID控制器參數，實現了PID控制器參數可同時依據車輛動態性能和路面激勵變化進行實時調整；第三級模糊控制器的輸入變量為路面激勵及路面激勵的變化率，可由位移傳感器和速度傳感器獲得，輸出變量為PID控制器參數的修正量。

本發明的第二個方面提供基于上述系統的半主動懸架增強型多重模糊PID控制方法，包括以下步驟：