[发明专利]一种具有磁滞执行器的汽车主动悬架系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车主动悬架系统的控制方法。

技术背景

汽车主动悬架系统已经成为当代汽车悬架系统的主流，汽车主动悬架系统执行器性能的提升也成为主动悬架系统研究的重要领域。主动悬架系统汇集了力学和最新的电子科技，是一种科技密集型产业。汽车主动悬架系统中装有微电脑和多种传感器用来实时计算和监控车体的状态，并且通过悬架执行器来完成对外部扰动的补偿，提高汽车整体的舒适性和安全性。

汽车主动悬架系统中的执行器使得主动悬架系统明显优于被动悬架系统，但执行器加入悬架系统中，增加了整个悬架系统的控制难度。同时执行器本身存在非线性的问题也使悬架系统变得更为复杂。

执行器的磁滞主要指当输入达到一定值后，输出呈现饱和状态，逐渐减小对执行器的输入，输出曲线并不按原来的途径返回。磁滞的这些特点使得对执行器输入信号的跟踪存在很大的误差。同时在闭环系统中，执行器的磁滞现象，使得整个闭环系统容易产生磁滞极限环，使整个系统的稳定性受到极大的影响。

汽车悬架系统产生非线性因素有很多：一种原因是汽车各种检测装置和控制器本身都有一定的非线性。同时汽车的执行器也都有一定的工作范围，超过一定的限度就会产生非线性。另一种原因是汽车会受到大量的外部扰动的影响，各个执行器的输入很多情况下也是不确定，非线性的。综合这些原因，就需要有补偿执行器非线性磁滞的控制器来提高悬架的整体性能，使得整个悬架系统变成一个适应性和抗干扰性更强的闭环系统。

发明内容

本发明为了解决汽车主动悬架系统中执行器经常出现的非线性磁滞的问题，进而提出了一种具有磁滞执行器的汽车主动悬架系统的控制方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种具有磁滞执行器的汽车主动悬架系统的控制方法，所述方法的实现过程为：

步骤一：建立含有Bouc-Wen磁滞非线性的执行器的数学模型(Bouc-Wen微分模型是一个在机械电子系统中被广泛接受的一类磁滞执行器表达方式，所以，建立含有Bouc-Wen磁滞非线性的执行器的数学模型)：

公式(1)为闭环系统中磁滞模型的通式，其中H(ν(t))代表执行器磁滞输出量，ν(t)是控制输入量，刚度比为μ，其取值范围为(0,1)，是一个与非线性固有频率相关联的参数，参数μ₁和μ₂的具体表达式是表示与磁滞执行器固有频率相关的两个参数，

公式(1)中d_h(ν(t))为辅助变量，d_h(ν(t))的变化与输入量ν(t)和其导数有关，其相关关系如下：

在公式(2)中，t₀代表初始计时时间，η>|χ|，η为磁滞参数，n≥1,n为指数系数，并且参数η,χ可刻画磁滞曲线的形状；公式(2)中参量的指数系数n通过渐近线斜率改变磁滞曲线的平滑性；d_h(ν(t))有具有界性；

通过公式(2)得出输出量中d_h(ν(t))带有明显的非线性，使执行器的输出量H(ν(t))变成非线性；

步骤二：建立含有非线性磁滞的执行器的汽车主动悬架系统：

主动悬架系统采用1/4汽车主动悬架，该悬架的模型如下：

公式(3)中F_s(z_s,z_u,t)，F_t(z_u,z_r,t)，如下所示：

在公式(3)和公式(4)中涉及到的变量如下：