[发明专利]用于主动悬架的车辆侧倾运动安全H2

说明书

本发明公开了用于主动悬架的车辆侧倾运动安全H₂/H_∞控制器设计方法，基于车辆三自由度转向‑侧倾运动模型的状态方程，直接以减小车辆横向载荷转移率(LTR)为目标，并对悬架侧倾角进行约束限制。本发明提出：H₂/H_∞控制器设计时，直接利用LTR构建H₂范数，利用H_∞范数约束侧倾角；其中侧倾角最大值可按以下两种方法确定，第一，侧倾角最大值等于2倍的悬架限位行程除以同一车轴上的悬架安装距离；第二，侧倾角最大值等于60公里每小时车速时的双移线转向工况下99％的被动悬架车辆侧倾角不超标的确定值。

技术领域

本发明属于车辆悬架控制领域，尤其涉及一种直接以横向载荷转移率为控制目标、以主动悬架为执行机构的车辆侧倾运动安全H₂/H_∞控制器设计方法。

背景技术

当前高速公路网密集化和车速不断提高，导致车辆侧翻事故发生频率不断提高，侧翻事故造成的人员伤亡和经济损失仅次于碰撞事故。从车辆动力学的角度看，导致车辆发生侧倾运动，进而导致侧翻发生的因素有二：侧风和转向操作。其中，高速工况下的转向操作是导致车辆侧翻事故发生率提高的主要原因。

当前控制车辆侧翻事故发生的主要技术有主动转向、差速制动、主动悬架等单独或组合使用。考虑到主动转向和差速制动会干扰驾驶员的转向操作，又需要复杂、处理速度要求高且昂贵的检测、计算处理及执行等设备。因此，仅用主动悬架技术提高车辆侧倾运动安全性具有理论和实际工程价值。

H₂/H_∞控制器具有鲁棒性好，广泛用于车辆悬架、四轮转向等系统的控制上。横向载荷转移率(Lateral-load Transfer Ratio，LTR)是车辆侧倾运动安全最主要的评价指标，但目前还没有发现将直接LTR作为控制目标、基于车辆侧倾运动安全的主动悬架H₂/H_∞控制器。

为了提高车辆侧倾运动安全，本发明直接以横向载荷转移率为控制目标，提供一种主动悬架H₂/H_∞控制器设计方法。

发明内容

为了提高车辆侧倾运动安全，本发明基于三自由度车辆转向-侧倾运动模型，直接利用 LTR构建H₂范数，利用H_∞范数约束侧倾角；其中侧倾角最大值可按以下两种方法确定，第一，侧倾角最大值等于2倍的悬架限位行程除以同一车轴上的悬架安装距离；第二，侧倾角最大值等于60公里每小时车速时的双移线转向工况下99％的被动悬架车辆侧倾角不超标的确定值。利用本发明设计的H₂/H_∞控制器在车辆转向时既可以有效地减小LTR，又能使车辆的侧倾角维持在合理的范围之内，起到车辆侧倾运动安全的效果。

本发明所述的H₂/H_∞控制器设计方法涉及的主动悬架：在垂直方向上，车轮位于车身的下方外侧，车轮与车身之间并联有悬架弹簧、固定阻尼减振器和悬架控制力发生器，车辆转向运动时由于惯性力产生的横向加速度，车身侧倾而使悬架产生变形；在车身上设有车身运动状态传感器，车身运动状态传感器通过信号线连接于H₂/H_∞控制器，悬架控制力发生器也通过信号线连接于H₂/H_∞控制器；将车身运动状态传感器测得的车身侧倾角、质心侧偏角、侧倾角速度和横摆角速度组合成状态向量X的形式；H₂/H_∞控制器工作时，基于线性矩阵不等式方法求解出控制器输出信号(主动悬架主动力作动器输入信号)U，最后将U输送至悬架控制力发生器产生控制力F_AL、F_AR来控制主动悬架。