[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

说明书

本发明公开了磁流变半主动悬架泰勒级数‑复合鲁棒时滞补偿控制方法，将时滞写成一阶泰勒级数‑时滞方程，并与悬架系统状态方程组成增广状态方程，且该一阶泰勒级数‑时滞方程以下一时滞时刻的预测控制力为输入；针对此增广状态方程，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预测控制力，设计泰勒级数‑H₂/H_∞时滞补偿控制器；该时滞补偿控制器以悬架状态变量和上述一阶泰勒级数‑时滞方程输出为输入，以下一时滞时刻的预测控制力为输出求取控制电流信号，并输入数控电流源获得磁流变减振器的实际控制电流，进而实现对磁流变半主动悬架时滞补偿控制。本发明能有效应对车辆磁流变半主动悬架的时滞问题。

技术领域

本发明属于车辆悬架控制领域，尤其涉及一种用于车辆磁流变半主动悬架时滞补偿的泰勒级数-复合鲁棒(泰勒级数-H₂/H_∞)控制器设计方法。

背景技术

悬架是汽车重要的结构与功能部件，对汽车的乘坐舒适性和行驶安全性有重要的影响。磁流变半主动悬架技术是车辆悬架系统的变革，它无需外接动力源，能根据车辆行驶工况的变化输出控制力，有望取得接近主动悬架的乘坐舒适性和轮胎接地性。

在磁流变半主动悬架工作的过程中，时滞现象不可避免。该时滞的来源有：

1)测量信号从传感器传至控制计算机的检测传输时滞；

2)计算控制输出引起的时滞；

3)控制输出信号从计算机传至作动器的传输时滞；

4)磁流变减振器的反应时滞。

其中磁流变减振器的反应时滞最大，约为25毫秒。时滞对磁流变半主动悬架的性能影响很大，如果不加控制，有时会导致整个悬架系统失稳，甚至出现对安全极为不利的轮跳。磁流变半主动悬架系统的时滞严重影响它们的实际使用。因此，磁流变半主动悬架来说，时滞补偿控制是其关键技术之一。

常用的时滞补偿控制方法有Smith预测器方法、基于线性矩阵不等式的Jenson不等式的时滞系统鲁棒控制方法、自由权矩阵的时滞系统鲁棒控制方法，虽然这些方法取得了一定的时滞补偿控制效果，但仍不能满足磁流变半主动悬架实时控制的高性能要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种磁流变半主动悬架的泰勒级数-H₂/H_∞时滞补偿控制方法。本方法利用设计的泰勒级数-H₂/H_∞时滞补偿控制能有效应对车辆磁流变半主动悬架的时滞问题。

本发明的技术方案是：本发明所述的磁流变半主动悬架在垂直方向上，车轮质量与等效成弹簧的轮胎组成车轮，车轮位于簧载质量的下方，簧载质量与车轮质量之间并联有弹簧和磁流变减振器，不平地面通过等效成弹簧的轮胎作用于车轮使悬架产生振动；在簧载质量上设有簧载质量加速度传感器，在车轮质量上装有车轮质量加速度传感器，簧载质量加速度传感器与车轮质量加速度传感器各自通过信号线连接于磁流变半主动悬架控制器。磁流变减振器通过电线连接于数控电流源，数控电流源通过信号线连接于磁流变半主动悬架控制器。

磁流变半主动悬架控制器由泰勒级数-H₂/H_∞时滞补偿控制器和磁流变减振器输入电流求解器组成。

泰勒级数-H₂/H_∞时滞补偿控制器负责根据当前的悬架运动状态求取下一时滞时刻的预测控制力信号F_p：泰勒级数-H₂/H_∞时滞补偿控制器以采用悬架系统运动状态向量x和由时滞写成的一阶泰勒级数-时滞方程的输出为输入，求取下一时滞时刻的预测控制力；悬架系统运动状态向量x由采用常规技术的卡尔曼滤波器，以簧载质量加速度传感器与车轮质量加速度传感器的采集信号为输入求取。