一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法
【專利摘要】一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法，本發(fā)明涉及一種控制方法，具體涉及一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法。本發(fā)明是為解決現(xiàn)有懸架控制技術(shù)設(shè)計(jì)模型較為簡單，無法滿足懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制性能，無法應(yīng)對外界不確定參數(shù)對系統(tǒng)控制性能的影響，而提供了一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法。汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：步驟一、建立非線性不確定四分之一主動(dòng)懸架系統(tǒng)模型；步驟二、推導(dǎo)自適應(yīng)反步遞推控制器；步驟三、調(diào)節(jié)自適應(yīng)反步遞推控制器的控制增益參數(shù)。本發(fā)明應(yīng)用于汽車主動(dòng)懸架控制領(lǐng)域。
【專利說明】一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制方法，具體涉及一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)引起了眾多研究者的注意，人們致力于提高乘坐的舒適度和駕駛的可操控性。使用先進(jìn)的傳感器和微執(zhí)行器來實(shí)時(shí)的獲取道路的信息，主動(dòng)懸架系統(tǒng)已經(jīng)具備對變化的路面條件而連續(xù)的調(diào)整自己的能力。主動(dòng)懸架系統(tǒng)不僅包括支撐車身重量的功能，而且它還承擔(dān)隔離駕乘人員由于路面不平引起的車體振動(dòng)、最大程度上使輪胎和路面接觸以確保車輛行駛的安全性。
[0003]在主動(dòng)懸架系統(tǒng)中，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)放置在車體與車架之間，來達(dá)到系統(tǒng)振動(dòng)能量的耗散、穩(wěn)定車體的垂直動(dòng)態(tài)和提高駕乘人員的舒適度的要求。然而，主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)是典型的多目標(biāo)控制系統(tǒng)?？偟恼f來，汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的性能要求主要包括:1)駕乘的舒適度:極可能的隔離路面?zhèn)鬟f到人體的沖擊和振動(dòng)，以達(dá)到乘坐的舒適性；2)接地性:對駕車的安全性產(chǎn)生影響；3)懸架行程的限制:由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，懸架行程有一定的運(yùn)動(dòng)范圍。然而，這些性能通常是互相沖突的，所以對這些性能要求需要一定的折中考慮。
[0004]為了消除這些性能之間的沖突，很多懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制已經(jīng)被提出。傳統(tǒng)方法在處理懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制問題時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能的降級(jí)，甚至造成懸架系統(tǒng)性能的不穩(wěn)定?，F(xiàn)有的方法的不足之處主要存在以下方面:
[0005]一、較為簡單的設(shè)計(jì)模型。在現(xiàn)有的主動(dòng)懸架系統(tǒng)的研究中，為了方便懸架系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，經(jīng)常采用線性化的數(shù)學(xué)模型。主要理想化了彈簧元件、執(zhí)行器和阻尼器的數(shù)學(xué)模型，得到近似線性化的模型。然而，在實(shí)際中，汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)為典型的非線性系統(tǒng)，理想化的近似會(huì)導(dǎo)致控制精度的降低；
[0006]二、無法滿足汽車懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制。對于汽車懸架系統(tǒng)而言，保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是不夠的，還需要考慮系統(tǒng)的其他性能優(yōu)化指標(biāo)。另外，傳統(tǒng)的方法沒有比較明確的理論來指導(dǎo)系統(tǒng)控制參數(shù)的選取。因?yàn)閼壹芟到y(tǒng)的優(yōu)化指標(biāo)之間存在著相互沖突，給系統(tǒng)控制參數(shù)的選取帶來了很大的困難；
[0007]三、無法應(yīng)對外界不確定性參數(shù)的影響。在汽車主動(dòng)懸架控制中，因?yàn)槌丝偷臄?shù)量和載荷發(fā)生改變時(shí)，車輛的負(fù)載很容易發(fā)生變化，汽車的質(zhì)量參數(shù)也相應(yīng)的發(fā)生變化，這種不可避免的參數(shù)不確定性將給控制的設(shè)計(jì)帶來困難，而傳統(tǒng)的控制策略往往會(huì)存在一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有懸架控制技術(shù)設(shè)計(jì)模型較為簡單，無法滿足懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制性能，無法應(yīng)對外界不確定參數(shù)對系統(tǒng)控制性能的影響，而提供了一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法。
[0009]汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法按以下步驟實(shí)現(xiàn):[0010]步驟一、建立非線性不確定四分之一主動(dòng)懸架系統(tǒng)模型；
[0011]步驟二、推導(dǎo)自適應(yīng)反步遞推控制器；
[0012]步驟三、調(diào)節(jié)自適應(yīng)反步遞推控制器的控制增益參數(shù)。
[0013]發(fā)明效果:
[0014]本發(fā)明提出一種懸架系統(tǒng)多目標(biāo)控制方法，考慮到實(shí)際車輛中存在負(fù)載參數(shù)的不確定性和行駛過程中車身的垂直動(dòng)態(tài)響應(yīng)，提出了多目標(biāo)自適應(yīng)反步遞推控制方法，提高了駕駛的舒適度，并且保證了懸架行程系統(tǒng)和車輛行駛安全中所需要滿足的性能約束，解決了非線性不確定四分之一主動(dòng)懸架系統(tǒng)的垂直動(dòng)態(tài)的鎮(zhèn)定問題。
[0015]本發(fā)明考慮到系統(tǒng)參數(shù)中存在的負(fù)載不確定性情況，對四分之一主動(dòng)懸架系統(tǒng)建立了數(shù)學(xué)模型。從模型中可以看出四分之一主動(dòng)懸架系統(tǒng)為典型的不確定系統(tǒng)，為了滿足懸架控制系統(tǒng)的約束條件和提高駕駛的舒適度，本發(fā)明提出了一種使用界限Lyapunov函數(shù)的方法，來處理約束問題的自適應(yīng)反步遞推控制器，即使系統(tǒng)存在參數(shù)不確定的情況下，車身的垂直位移也能夠在有限的時(shí)間內(nèi)趨于零，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且通過設(shè)計(jì)光滑的軌跡軌線，可以預(yù)先設(shè)計(jì)穩(wěn)定的時(shí)間，同時(shí)懸架的行程和車輛行駛的安全性能的約束條件都能夠在控制器的設(shè)計(jì)中得到保證，從而實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)控制的目的，最后從仿真中驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的有效性，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明流程圖；
[0017]圖2是四分之一懸架系統(tǒng)的模型圖；
[0018]圖3是車身垂直位移隨時(shí)間的響應(yīng)曲線
【權(quán)利要求】
1.一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法，其特征在于汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法按以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一、建立非線性不確定四分之一主動(dòng)懸架系統(tǒng)模型； 步驟二、推導(dǎo)自適應(yīng)反步遞推控制器； 步驟三、調(diào)節(jié)自適應(yīng)反步遞推控制器的控制增益參數(shù)，即完成了汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法，其特征在于步驟一中所述建立非線性不確定四分之一主動(dòng)懸架系統(tǒng)模型具體為: 根據(jù)牛頓第二定律，四分之一主動(dòng)懸架系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程可表不為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法，其特征在于步驟二中所述設(shè)計(jì)自適應(yīng)反步遞推控制器包括以下四個(gè)部分:(一)、設(shè)計(jì)虛擬控制函數(shù)α，使得跟蹤誤差ei=Xl-Xir盡可能小，其中Xk是參考軌跡信號(hào)，結(jié)合式(7)、(8)，可以得到
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法，其特征在于步驟二中為了達(dá)到系統(tǒng)按照預(yù)定的時(shí)間和軌跡達(dá)到穩(wěn)定，設(shè)計(jì)一個(gè)衰減的多項(xiàng)式作為參考軌跡，具體為規(guī)劃一種特殊的多項(xiàng)式作為參考軌跡來代替零參考軌線，同時(shí)，通過預(yù)設(shè)時(shí)間來調(diào)節(jié)車身垂直加速度使其達(dá)到較低或者較高的水平；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)的多目標(biāo)控制方法，其特征在于步驟三中在系統(tǒng)遭受參數(shù)不確定性以外的擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)增益k” k2保證跟蹤誤差ei是有界的；同時(shí)，如果經(jīng)過有限時(shí)間，系統(tǒng)僅遭受參數(shù)不確定性，則跟蹤誤差ei在有限時(shí)間收斂于其中系數(shù)向量a” i=0, I, 2，3，4滿足如下的形式
【文檔編號(hào)】B60G23/00GK103434359SQ201310406605
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】潘惠惠, 高會(huì)軍, 孫維超, 徐寧召 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)