[发明专利]磁流变半主动悬架泰勒级数-复合鲁棒时滞补偿控制方法

权利要求书

1.磁流变半主动悬架泰勒级数-复合鲁棒时滞补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，针对车辆垂向方向上的运动，写出磁流变半主动悬架的悬架运动状态方程；

所述步骤S1具体过程为：

所述悬架系统状态向量为x₀＝(x₁,x₂,x₃,x₄)^T,x₁＝z₁-q,x₂＝z₂-z₁,其中，z₁和z₂分别为车轮质量(7)和簧载质量(2)的垂直位移，q是路面不平度对悬架系统的位移输入，构造不考虑时滞的理想悬架状态方程式中G＝[-1 0 0 0]^T，u₀＝[F′_MR]，w＝[w]；

式中：A₀是悬架系统状态向量矩阵，B₀是悬架系统控制向量矩阵，G是悬架系统干扰向量矩阵，u₀悬架系统控制向量，w是悬架系统干扰向量，w为单位白噪声信号，m₁和m₂分别是非簧载质量和簧载质量；k₁和k₂分别为轮胎刚度和悬架刚度；c_s为磁流变减振器的粘性阻尼；F′_MR是当时滞等于τ时，磁流变减振器在t时刻产生的库伦阻尼力；

步骤S2，将时滞写成一阶泰勒级数-时滞方程，并与所述悬架运动状态方程组成增广状态方程；

所述步骤S2具体过程为：

将下一时滞时刻的预测控制力F_p表达成根据悬架当前状态求取的理想控制力F_ti为变量的一阶泰勒级数写成状态方程形式的一阶泰勒级数-时滞方程并与悬架运动状态方程组成增广状态方程式中：x_t为一阶泰勒级数-时滞方程状态方程的状态向量；

所述步骤S2中为建立下一时滞时刻的预测控制力F_p与悬架系统之间的之间关系，以便顺利设计出时滞补偿控制器，对悬架运动状态方程F_ti做如下变换F_ti＝αF_ti+βF_p，且满足α+β＝1，α≥β＞0，此时悬架运动增广状态方程转变为：

式中：u₁＝[F_p]

B_w1＝[-1 0 0 0 0]^T，A为增广系统状态向量矩阵，B_u1为增广系统控制向量矩阵，B_w1为增广系统干扰向量矩阵，x为增广系统状态向量，u₁为增广系统控制向量；

步骤S3，针对所述增广状态方程，利用H₂范数约束悬架综合性能指标，利用H_∞范数约束下一时滞时刻的控制力，设计泰勒级数-H₂/H_∞时滞补偿控制器；

所述步骤S3具体过程为：

步骤3.1，构建悬架综合性能指标：

选取悬架综合性能指标

用状态向量表示有：

式中：δ₁为(z₁-q)²的加权系数，δ₂为(z₂-z₁)²的加权系数；

悬架综合性能评价最优性能输出方程：

y₁＝C_y1x+D_yu1u+D_yw1w；

D_yw1＝[0 0 0]^T；y₁为性能输出，C_y1为性能输出状态向量矩阵；D_yu1为性能输出控制向量矩阵；D_yw1为性能输出干扰向量矩阵；

步骤3.2，构建泰勒级数-H₂控制器：

对于给定的标量γ₁＞0，针对增广状态方程和最优性能输出方程，存在状态反馈H₂控制律，当且仅当存在对称正定矩阵X、Z和矩阵W，使得

Trace(Z)＜γ₁，进而实现利用H₂范数约束悬架综合性能指标；

步骤3.3，构建约束输出方程，设计泰勒级数-H_∞控制器：约束输出方程为y₂＝C_y2x+D_yu2u+D_yw2w，式中，C_y2＝[0 0 0]，D_yw2＝[0]，y₂为约束输出，C_y2为H_∞范数约束输出状态向量矩阵；D_yu2为H_∞范数约束输出控制向量矩阵；D_yw2为H_∞范数约束输出干扰向量矩阵；F_max为预测力的允许的最大输出幅值，对于给定的标量γ₂＞0，针对增广状态方程和约束输出方程存在状态反馈H_∞控制率，当且仅当存在对称正定矩阵X和矩阵W，使得进而实现利用H_∞范数约束下一时滞时刻的预测控制力,其中γ₂值的选取能起到调整预测控制力的作用；

步骤S4，根据所述泰勒级数-H₂/H_∞时滞补偿控制器求取预测控制力信号F_p，磁流变减振器输入电流求解器，以预测控制力信号F_p为输入求取控制电流信号I_i，并将此控制电流信号I_i输入至数控电流源(9)产生实际控制电流I_a，实际控制电流I_a作用于磁流变减振器(6)产生实际控制力，从实现车辆磁流变半主动悬架的时滞补偿控制。