[發(fā)明專利]一種具有電液作動(dòng)器的整車主動(dòng)懸掛的狀態(tài)反饋控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111176987.9
• 申請(qǐng)日: 2021-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN113942354B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉爽;王文波;趙丁選
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): B60G17/018
• 分類號(hào): B60G17/018;B60G17/015
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 周勝欣

1.一種具有電液作動(dòng)器的整車主動(dòng)懸掛的狀態(tài)反饋控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：建立整車主動(dòng)懸掛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；具體包括以下步驟：

首先，建立整車主動(dòng)懸掛的動(dòng)力學(xué)模型：

在上述公式(1)中：

F_si＝k_siy_i?y₁＝z_s+asin(θ)-csin(φ)-z_u1?y₃＝z_s-bsin(θ)-csin(φ)-z_u3

y₂＝z_s+asin(θ)+dsin(φ)-z_u2?y₄＝z_s-bsin(θ)+dsin(φ)-z_u4

其中，M是車體質(zhì)量，I_θ是俯仰運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，是翻滾運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Z_s是整車質(zhì)心垂向位移，θ和分別表示車體的俯仰角和翻滾角，m_i(i為1、2、3、4)是車輪質(zhì)量，F(xiàn)_si是彈簧力，F(xiàn)_di是阻尼力，k_si和k_di分別是彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)，k_ti是車輪的剛性系數(shù)，z_ui表示車輪的垂向位移，z_0i表示路面激勵(lì)，a、b、c和d表示距離車體質(zhì)心的距離，u_i表示的是單出桿電液作動(dòng)器產(chǎn)生的主動(dòng)力；在系統(tǒng)模型(1)中，ΔF₁、ΔF₂和ΔF₃是不確定的未建模動(dòng)力學(xué)和外部擾動(dòng)項(xiàng)的集總項(xiàng)，u_z、u_θ分別是由實(shí)際的單出桿液壓作動(dòng)器產(chǎn)生的主動(dòng)力u_i計(jì)算得到，計(jì)算公式如下所示：

然后，基于cu₃-du₄＝0和公式(2)，單出桿液壓作動(dòng)器u_i能夠由u_z、u_θ推導(dǎo)得到如下形式：

單出桿電液作動(dòng)器輸出力u_i＝A₁P_1i-A₂P_2i，其中A₁、A₂分別是無桿腔有效面積和有桿腔有效面積，P_1i、P_2i分別是第i個(gè)作動(dòng)器的無桿腔壓力和有桿腔壓力，它們可用壓力傳感器測(cè)量得到；

步驟2：建立單出桿電液伺服系統(tǒng)的負(fù)載動(dòng)力學(xué)模型；

步驟3：選取狀態(tài)變量，推導(dǎo)出具有單出桿電液伺服作動(dòng)器的整車主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式；

步驟4：根據(jù)整車主動(dòng)懸掛的期望性能指標(biāo)以及利用傳感器測(cè)得的狀態(tài)信號(hào)設(shè)計(jì)低復(fù)雜狀態(tài)反饋控制率；具體包括：

(1)為整車子系統(tǒng)(10)的垂向、俯仰、翻滾運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)虛擬控制器u_zd、和u_θd對(duì)車體垂向位移x₁設(shè)計(jì)虛擬控制器u_zd，然后利用同樣的步驟設(shè)計(jì)得到俯仰角x₅和翻滾角x₃的虛擬控制器和u_θd；

1)設(shè)計(jì)垂向位移x₁的虛擬控制函數(shù)u_zd：

第一步：定義誤差變量z₁＝x₁-x_1r和標(biāo)準(zhǔn)誤差x_1r是狀態(tài)變量x₁的參考軌跡，ρ₁(t)固定時(shí)間性能函數(shù)：式中ρ₁₀、ρ_T1、T₁是一組正常數(shù)，參數(shù)ρ₁₀的選取必須滿足定義轉(zhuǎn)換誤差如下：

第一個(gè)虛擬控制器如下：

上式中k₁是正常數(shù)；

第二步：定義虛擬控制誤差為z₂＝x₂-α₁和標(biāo)準(zhǔn)誤差為第二個(gè)固定時(shí)間性能函數(shù)ρ₂(t)如下：同樣的，ρ₂₀、ρ_T2、T₂是一組正常數(shù)，參數(shù)ρ₂₀的選取必須滿足定義第二個(gè)轉(zhuǎn)換誤差如下：

子系統(tǒng)(10)的垂向運(yùn)動(dòng)的虛擬控制函數(shù)u_zd被設(shè)計(jì)成如下形式：

上式中k₂是正常數(shù)；

2)設(shè)計(jì)翻滾角x₃的虛擬控制函數(shù)

ζ₄＝z₄/ρ₄；z₄＝x₄-α₂；

ζ₃＝z₃/ρ₃；z₃＝x₃-x_3r；

上式中，ρ₃₀，ρ_T3，T₃和ρ_40，ρ_T4，T₄被設(shè)計(jì)者挑選的合適的正常數(shù)，并且參數(shù)ρ₃₀和參數(shù)ρ₄₀的選取必須滿足和k₃和k₄是正的控制增益；

3)設(shè)計(jì)俯仰角x₅的虛擬控制函數(shù)u_θd：

ζ₆＝z₆/ρ₆；z₆＝x₆-α₃；

ζ₅＝z₅/ρ₅；z₅＝x₅-x_5r；

上式中，ρ₅₀、ρ_T5、T₅和ρ₆₀、ρ_T6、T₆被設(shè)計(jì)者挑選的合適的正常數(shù)，并且參數(shù)ρ₅₀和參數(shù)ρ₆₀的選取必須滿足和k₅和k₆是正的控制增益；

(2)推導(dǎo)出作動(dòng)器子系統(tǒng)(12)的實(shí)際控制器u_v1、u_v2、u_v3和u_v4；

根據(jù)公式(3)，單出桿電液作動(dòng)器期望的理想輸出力u_id(i為1…4)能夠根據(jù)公式(16)-(18)獲得的u_zd、和u_θd計(jì)算得到：

1)設(shè)計(jì)第一個(gè)作動(dòng)器的實(shí)際控制電流u_v1：

定義誤差變量z₁₅＝x₁₅-x_15d和標(biāo)準(zhǔn)誤差ζ₁₅＝z₁₅/ρ₁₅,x₁₅＝A₁P₁₁-A₂P₂₁是第一個(gè)電液作動(dòng)器實(shí)際的輸出力；ρ₁₅(t)是固定時(shí)間性能函數(shù)：式中ρ₁₅₀、ρ_T15、T₁₅是一組正常數(shù)，參數(shù)ρ₁₅₀的選取必須滿足定義轉(zhuǎn)換誤差如下：

被設(shè)計(jì)的第一個(gè)作動(dòng)器的實(shí)際控制法則如下：

上式中k₁₅是正的控制增益；

2)設(shè)計(jì)第二個(gè)作動(dòng)器實(shí)際控制電流u_v2：

ζ₁₇＝z₁₆/ρ₁₆；z₁₆＝u₂-u_2d

u₂＝A₁P₁₂-A₂P₂₂；

3)設(shè)計(jì)第三個(gè)作動(dòng)器實(shí)際控制電流u_v3：

ζ₁₉＝z₁₇/ρ₁₇；z₁₇＝u₃-u_3d

u₃＝A₁P₁₃-A₂P₂₃；

4)設(shè)計(jì)第四個(gè)作動(dòng)器實(shí)際控制電流u_v4：

z₁₈＝z₁₈/ρ₁₈；z₁₈＝u₄-u_4d

u₄＝A₁P₁₄-A₂P₂₄；

在式(21)-(23)中，u_i＝A₁P_1i-A₂P_2i,i＝2,34是第i個(gè)電液作動(dòng)器實(shí)際的輸出力，ρ₁₆₀、ρ_T16、T₁₆，ρ₁₇₀、ρ_T17、T₁₇和ρ₁₈₀、ρ_T18、T₁₈為正常數(shù)，參數(shù)ρ_m0的選取必須滿足m＝16、17、18；k₁₆、k₁₇和k₁₈是正的控制增益；

步驟5：根據(jù)步驟4中設(shè)計(jì)的低復(fù)雜狀態(tài)反饋控制率證明具有單出桿電液作動(dòng)器的整車主動(dòng)懸掛系統(tǒng)穩(wěn)定性；

步驟6：反復(fù)調(diào)節(jié)影響控制率的各個(gè)參數(shù)，直到仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期的控制效果。