[發(fā)明專利]一種主動(dòng)懸架控制器的設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110419634.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113204190A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉偉;趙晶;肖楊;劉泰佑
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04;B60G17/015
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種主動(dòng)懸架控制器的設(shè)計(jì)方法，涉及車(chē)輛懸架控制技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：S1：建立基于半車(chē)的主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)模型；S2：確定主要的控制目標(biāo)；S3：建立含有軸距預(yù)瞄信息、執(zhí)行器時(shí)滯和故障容錯(cuò)的主動(dòng)懸架系統(tǒng)閉環(huán)控制模型；S4：確定在有限頻域范圍內(nèi)的閉環(huán)系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定、干擾抑制性能所需滿足的條件；S5：建立系統(tǒng)穩(wěn)定的矩陣不等式；S6：求取狀態(tài)輸出反饋控制增益，從而得到車(chē)輛主動(dòng)懸架控制器。本發(fā)明以提高有限頻域內(nèi)的懸架系統(tǒng)多目標(biāo)控制的整體性能為目的，建立含有有限頻域約束的靜態(tài)輸出反饋控制器，并考慮了軸距預(yù)覽、執(zhí)行器時(shí)滯和故障容錯(cuò)的影響，求解系統(tǒng)控制器，對(duì)車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行有效的控制，提高了乘坐舒適性和車(chē)輛平順性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車(chē)輛懸架控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種主動(dòng)懸架控制器的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

車(chē)輛懸架系統(tǒng)是車(chē)輛的重要組成部分，對(duì)保證車(chē)輛的操縱穩(wěn)定性、平順性和路面承載能力有著至關(guān)重要的影響。然而，車(chē)輛懸架系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)往往互相矛盾。因此，需要一種最優(yōu)控制策略，以最大限度地提高主動(dòng)懸架的整體性能。而H_∞控制方法能夠很輕松地處理約束控制問(wèn)題，有效地保證懸架的理想性能。因此，基于H_∞算法的主動(dòng)懸架控制引起了廣泛的研究興趣。

執(zhí)行器的時(shí)滯和故障是主動(dòng)懸架系統(tǒng)控制中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，它會(huì)影響閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在主動(dòng)懸架控制器的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮時(shí)滯和故障容錯(cuò)的影響。以往的主動(dòng)懸架系統(tǒng)的控制在考慮了執(zhí)行器時(shí)滯與執(zhí)行器故障容錯(cuò)問(wèn)題時(shí)，未考慮有限頻域和預(yù)覽信息的影響。

由于共振的存在，人體對(duì)4-8Hz之間的垂直振動(dòng)更加敏感，考慮有限的頻率約束是合理的。獲取預(yù)覽信息的方法有兩種，即前瞻預(yù)覽和軸距預(yù)覽。前瞻預(yù)覽可以控制所有的車(chē)輪，而軸距預(yù)覽更安全，展示更好的性能。由于激光傳感器的成本較高，且前瞻預(yù)覽有時(shí)會(huì)有不可靠的信息，因此廣泛采用軸距預(yù)覽策略來(lái)獲取預(yù)覽信息。

綜上所述，急需發(fā)明一種含有軸距預(yù)覽信息的多目標(biāo)頻域約束的主動(dòng)懸架控制器的設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種主動(dòng)懸架控制器的設(shè)計(jì)方法，解決了現(xiàn)有主動(dòng)懸架控制器的設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮有限頻域和軸距預(yù)瞄的問(wèn)題。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種主動(dòng)懸架控制器的設(shè)計(jì)方法，所述設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：

S1、分析車(chē)輛動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，建立基于半車(chē)的主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)模型；

S2、分析主動(dòng)懸架的性能要求，確定主要的控制目標(biāo)；

S3、根據(jù)道路輪廓預(yù)覽信息和執(zhí)行器故障容錯(cuò)，建立含有預(yù)瞄信息和容錯(cuò)的主動(dòng)懸架系統(tǒng)閉環(huán)控制模型；

S4、確定閉環(huán)系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定、干擾抑制性能、閉環(huán)系統(tǒng)控制輸出所需滿足的條件；

S5、根據(jù)整車(chē)懸架控制系統(tǒng)閉環(huán)控制模型，采用李雅普諾夫穩(wěn)定性分析法建立系統(tǒng)穩(wěn)定的矩陣不等式；

S6、根據(jù)所確定的條件和對(duì)矩陣不等式進(jìn)行線性化所得式，求取狀態(tài)輸出反饋增益，從而得到車(chē)輛主動(dòng)懸架控制器。

優(yōu)選地，所述S1建立的主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)模型為：

其中，A、B₁、B₂、C分別是系統(tǒng)狀態(tài)方程中的系數(shù)矩陣；

優(yōu)選地，所述S2中，主動(dòng)懸架的主要控制目標(biāo)包括乘車(chē)品質(zhì)、懸架行程約束、抓地能力和執(zhí)行器飽和；

優(yōu)選地，所述S3中，含有預(yù)瞄信息和容錯(cuò)的主動(dòng)懸架控制模型的建立方法為：