一种汽车主动悬挂系统控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110077191A(43)申请公布日2019.08.02(21)申请号201910301366.5(22)申请日2019.04.15(71)申请人四川轻化工大学地址643000四川省自贡市自流井区汇兴路519号四川轻化工大学第三实验楼415室(72)发明人何平范焘王奎洋(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人马超前(51)Int.Cl.B60G17/015(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称一种汽车主动悬挂系统控制方法(57)摘要本发明提供一种汽车主动悬挂系统控制方法，包括以下步骤：建立汽车轮子的主动悬架系统模型，根据模型建立车辆主动悬架系统的动力学微分方程，并求出车辆主动悬挂系统的状态空间方程，考虑系统的不确定性，设计有扰动条件下主动悬架系统控制器，并代入仿真系统中仿真测试，验证所设计的控制器的性能。本发明考虑了系统参数不确定、执行器延迟、路面不平扰动和传感器测量输出扰动等全部四种因素情况下的输出反馈的H∞控制器，实现了对主动悬架系统的控制，该控制器具有更广泛的适应性。CN110077191ACN110077191A权利要求书1/2页1.一种汽车主动悬挂系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.建立汽车轮子的主动悬架系统模型其中mu表示簧下质量，ms是簧上质量；zr表示公路的输入位移，zu和zs分别代表簧下质量和簧上质量的位移；u(t-h(t))代表时变时滞为h(t)的主动悬架系统的控制输入；ks和cs分别表示悬架系统的刚度和阻尼；kt和ct分别表示汽车轮胎的刚度和阻尼；根据系统模型和牛顿第二运动定律，建立车辆主动悬架系统模型的动力学微分方程如下：步骤2.根据步骤1中模型建立主动悬架系统的动力学微分方程，并求出车辆主动悬挂系统的状态空间方程；由步骤1中建立的车辆主动悬架系统模型的动力学微分方程：h(t)满足如下条件：*其中h和ρh是正实数；令状态向量控制输出向量测量输出向量考虑执行机构输入延迟，系统参数不确定性，里面输入扰动和测量输出扰动，由公式(1)车辆主动悬挂系统可以用以下状态空间方程描述：其中，是路面输入扰动，w2(t)是由传感器产生的测量输出扰动，且2CN110077191A权利要求书2/2页其中，β1和β2是测量输出扰动w2(t)的可调权值；步骤3.考虑系统不确定性，设计有扰动条件下主动悬架系统控制器让ΔA和ΔB是范数有界的不确定参数矩阵，则系统的不确定性可以描述为：[ΔA,ΔB]＝HF(t)[E1,E2](4)T其中，H，E1，E2是已知的具有适当维数的实常数矩阵，F(t)是未知的时变矩阵，它满足F(t)F(t)≤I，I表示合适维数的单位矩阵，控制器设计如下：考虑有扰动的车辆主动悬挂系统(3)式，如果存在正定矩阵X,Z∈Rn×n，任意矩阵Y∈Rm×n，给定标量a＞0，γ＞0，如果以下线性矩阵不等式成立：其中，S＝AX+XAT+Z+aHHT，‘a’表示由矩阵对称所获得的矩阵，则车辆主动悬架系统(3)式在控制器u(t)＝Ky(t),控制下是渐进稳定的，其中H∞性能指数γ，是C2的广义逆矩阵，根据车辆主动悬架系统(3)式，带控制延迟、参数不确定性、路面输入扰动和测量输出扰动的主动悬架系统及控制器如下式所示：步骤4.对步骤3中求得的控制器进行仿真测试，验证求得的所求的控制器可用于汽车悬架的控制。3CN110077191A说明书1/6页一种汽车主动悬挂系统控制方法技术领域[0001]本发明属于汽车制动技术领域，尤其涉及一种利用主动悬挂系统控制器控制汽车的方法。背景技术[0002]主动悬挂系统，又称主动制导悬挂系统、动态可变悬挂系统等，通过改变悬挂系统的高度、形状和阻尼等，起到控制车身高度的功能，主要能增进汽车操作稳定性、乘坐舒适性能。主动悬挂系统的模型参数不确定、执行机构输入延迟、道路输入干扰、测量输出扰动等都是同步的。[0003]主动悬挂系统在汽车稳定性和驾驶性能方面具有重要的影响。主动悬挂系统面临着系统的参数不确定、执行结构的输入延迟、不均匀路面的输入扰动和测量传感器输出扰动等因素的影响。而现有的研究成果通常只考虑其中一种或两种因素的影响，进而需要设计控制器来克服所有上述因素的影响。发明内容[0004]本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种汽车主动悬挂系统控制方法，考虑了全部四种因素的情况下，设计了静态输出反馈的H∞控制器，实现了对主动悬挂系统的控制，该控制器具有更广泛的适应性。[0005]本发明采用如下技术方案：[0006]一种汽车主动悬挂系统控制方法，其中mu表示簧下质量，ms是簧上质量；zr表示公路的输入位移，zu和zs分