[發明專利]一種基于T-S模糊模型的汽車主動懸架H∞切換控制方法

有效

• 申請號: 202110718948.0
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113427961B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 韓春松;解愷;吳慶濤;邵會
• 申請（專利權）人: 齊齊哈爾大學
• 主分類號: B60G17/018
• 分類號: B60G17/018;B60G17/019
• 代理公司: 齊齊哈爾鶴城專利代理有限公司 23207
• 代理人: 劉麗

本發明提供了一種基于T?S模糊模型的汽車主動懸架H∞切換控制方法。所述控制方法包括以下步驟，步驟(1)：根據主動懸架T?S模糊模型，設計狀態反饋模糊控制器和輸出反饋模糊控制器步驟；步驟(2)：設計控制切換器。在狀態可測時，控制切換器切換至狀態反饋H∞控制器；在狀態不可測時，切換至輸出反饋H∞控制器。本發明有以下效果：利用T?S模糊模型描述主動懸架，將非線性懸架系統進行局部線性轉化，同時將H∞控制器結合T?S模糊模型，設計狀態反饋和輸出反饋控制切換機制，有效地提升了主動懸架在復雜路況下的性能。

技術領域

本發明涉及汽車技術領域，特別涉及一種基于T-S模糊模型的汽車主動懸架H∞切換控制方法。

背景技術

汽車懸架作為汽車制造中的重要部件，近年來在汽車產業的升級轉型中扮演了中重要角色，而主動懸架逐漸成為了傳統汽車升級轉型的重點，伴隨著電動汽車的普及，響應迅速、耗能低的主動懸架再次出現在普通乘用車中；特別是隨著國家能源戰略的轉型，電動汽車被大面積推廣，而電動車天生的優勢使得主動懸架和電動車在電控、能耗和響應方面的搭配相得益彰。

傳統汽車上搭載的主動懸架在利用機械部件驅動時，由于其效率低，結構復雜，因而未能大面積推廣；而半主動懸架阻尼調節范圍有限，不能滿足更高品質的懸架控制要求；主動懸架系統的控制過程可以看作是懸架加速度、動靜載荷比，動撓度等各項性能參數之間的動態選擇過程，這些參數之間往往是沖突關系，主動懸架系統則可以通過不同的控制策略，有效的平衡這些因素：比如自適應控制、H∞控制、滑模控制、容錯控制、模糊控制、神經網絡控制等。

由于懸架的特殊性，通常以安全為第一目標，在此基礎上在考慮舒適性等其他要求，因此魯棒控制方法是最適合控制主動懸架的方法之一，而其中的H∞控制方法可以使用較少的控制變量和控制能量達到理想的控制效果，但是懸架系統作為復雜的非線性系統，在其運行中，系統狀態受到眾多因素干擾，在系統狀態不可測或是在無法排除干擾時，狀態反饋控制則會帶來較大的不確定性，因而狀態反饋控制適用于場景簡單，路面較平整的環境中；當主動懸架系統在復雜路況下，傳感器采集的大量信息會帶來較大的網絡傳輸壓力，且傳感器和執行機構的時滯現象會帶來嚴重的滯后性，使得主動懸架無法達到理想的控制效果，此時可以利用輸出反饋控制簡單高效的特性對主動懸架進行控制。

例如在專利號為CN 107168279 B的“一種基于H∞預演控制的車輛主動懸架系統的控制方法”中，利用提前測量的數據，結合H∞控制器來抵消控制系統的滯后性，減小擾動帶來的影響。而數據的重復采集和傳輸同樣帶來了新的時延和不確定性，同時也增加了控制的復雜程度，綜上所述，探索主動懸架更優秀的控制方法是該領域技術人員需要不斷完善的問題。

發明內容

針對目前主動懸架的標準H∞控制性能不足、控制效果差的問題，本發明提供了一種基于T-S模糊模型的汽車主動懸架H∞切換控制方法，使得該方法控制的主動懸架有更加優秀的性能。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于T-S模糊模型的汽車主動懸架H∞切換控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

(1)設計狀態反饋模糊控制器和輸出反饋模糊控制器；

(2)設計控制切換器；

狀態反饋模糊控制器建立過程如下過程如下：

根據牛頓第二定律推導出如下表達式：

式中m_s簧載質量，m_u為非簧載質量(輪胎、輪轂、制動卡鉗、懸架連桿等)，u為執行機構的主動控制力，k_s和c_s分別為懸架彈簧的剛度和阻尼，k_t和c_t分別代表輪胎的剛度和阻尼，z_s和z_u分別為簧載質量和非簧載質量的位移，z_r是路面輸入位移；