[發(fā)明專利]一種汽車主動(dòng)懸架自適應(yīng)控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111293731.6
• 申請(qǐng)日: 2021-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN113879062A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔明月;趙金姬;劉紅釗;蔣華龍;劉偉;張新剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南陽(yáng)師范學(xué)院
• 主分類號(hào): B60G17/015
• 分類號(hào): B60G17/015;B60G17/018;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州智多謀知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41170
• 代理人: 李記輝

本發(fā)明公開了一種汽車主動(dòng)懸架自適應(yīng)控制方法，屬于汽車工程技術(shù)領(lǐng)域。一種汽車主動(dòng)懸架自適應(yīng)控制方法，包括以下步驟：S1，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)模型；S2，設(shè)計(jì)未知時(shí)變函數(shù)表示系統(tǒng)的不確定部分；S3，設(shè)計(jì)基于傅里葉級(jí)數(shù)的函數(shù)近似法估計(jì)未知時(shí)變系統(tǒng)函數(shù)；S4，設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模控制系統(tǒng)。本發(fā)明，對(duì)系統(tǒng)的不確定部分進(jìn)行在線估計(jì)，通過(guò)自適應(yīng)滑模控制器在線計(jì)算控制力，能夠更好地克服載荷與系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變的影響，與傳統(tǒng)PID控制的相比，大大提高了系統(tǒng)的減振控制性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車主動(dòng)懸架自適應(yīng)控制方法。

背景技術(shù)

車輛結(jié)構(gòu)中的懸架系統(tǒng)，是影響駕駛操作性能與乘座舒適性的重要部分。不良的懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅讓乘坐者感覺不舒適，也可能造成瞬間輪胎與地面脫離的狀況，進(jìn)而影響行車安全。傳統(tǒng)的被動(dòng)式懸架系統(tǒng)僅由彈簧與阻尼器等元件來(lái)儲(chǔ)存和消散能量，在動(dòng)態(tài)反應(yīng)上有一定的設(shè)計(jì)特性限制，所以無(wú)法具備彈性的變化來(lái)應(yīng)付車體因路面顛簸所產(chǎn)生的擾動(dòng)，因此在彈性系數(shù)與阻尼系數(shù)的選擇上格外重要，由于無(wú)外加控制力來(lái)抑制車體因路面顛簸所產(chǎn)生的擾動(dòng)，其性能很難適應(yīng)各種不同路況的變化。而主動(dòng)式懸架系統(tǒng)除了具備傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)的彈簧與阻尼元件外，還具備能提供外加控制力的致動(dòng)器，如油壓缸、氣壓缸等，可以提供外加力來(lái)抑制車體振動(dòng)，進(jìn)而滿足乘坐者所需要乘座舒適性與駕駛操控性。

應(yīng)用控制策略對(duì)汽車懸架系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)控制，使駕駛舒適度、車輛行駛安全性能得到極大提高，主要控制方法有以下幾類：最優(yōu)控制、基于LMI的H∞控制、滑模控制、自適應(yīng)控制，反步(Backstepping)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，學(xué)習(xí)計(jì)劃控制算法等。遺憾的是，上述研究成果大都是以汽車懸架系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，在工程實(shí)際中系統(tǒng)的精確模型往往不易獲得，且沒有考慮懸架隔振系統(tǒng)載荷與參數(shù)的時(shí)變性、路面信息的不可預(yù)知性，這與工程實(shí)際中系統(tǒng)并不相符。

因此，研究載荷時(shí)變與參數(shù)不確定的汽車主動(dòng)懸架的自適應(yīng)控制方法具有重要的理論價(jià)值與實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，汽車懸架系統(tǒng)的精確模型不易獲得、懸架隔振系統(tǒng)載荷與參數(shù)的時(shí)變性與路面信息不可預(yù)知，從而無(wú)法高效、精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的問(wèn)題，而提出的一種汽車主動(dòng)懸架自適應(yīng)控制方法；通過(guò)建立系統(tǒng)的非線性模型，運(yùn)用函數(shù)近似方法對(duì)系統(tǒng)的不確定部分進(jìn)行在線辨識(shí)，自適應(yīng)滑模控制控制器在線產(chǎn)生控制力，在汽車懸架系統(tǒng)主動(dòng)控制中具有更好的減振效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種汽車主動(dòng)懸架自適應(yīng)控制方法，包括以下步驟：

S1，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)模型；

S2，設(shè)計(jì)未知時(shí)變函數(shù)表示系統(tǒng)的不確定部分；

S3，設(shè)計(jì)基于傅里葉級(jí)數(shù)的函數(shù)近似法估計(jì)未知時(shí)變系統(tǒng)函數(shù)；

S4，設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模控制系統(tǒng)。

優(yōu)選的，在步驟S1中，包括以下步驟：

S101，設(shè)計(jì)汽車懸架系統(tǒng)的振動(dòng)方程；

設(shè)，上層質(zhì)量塊m₁(t)為時(shí)變的隔振對(duì)象，下層質(zhì)量塊m₂，主動(dòng)控制力F_k；

上層質(zhì)量塊與下層質(zhì)量塊的垂直位移分別為x₁、x₂，車輛行駛路面的垂直起伏為x_r；

上層彈簧的彈性系數(shù)為k₁，其彈簧力-位移之間關(guān)系為k₁(x₁-x₂)；下層彈簧的彈性系數(shù)k₂，上層阻尼器時(shí)變的阻尼系數(shù)c₁(t)；

由牛頓定律，得汽車懸架系統(tǒng)的振動(dòng)方程