[发明专利]磁流变半主动悬架泰勒级数-二重H2

权利要求书

1.磁流变半主动悬架泰勒级数-二重H₂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：

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是悬架系统干扰项量矩阵，u₀悬架系统控制向量，w是悬架系统干扰项量，其为单位白噪声信号，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，即控制力；

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与悬架系统之间的关系，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 00 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为增广系统干扰项量矩阵，x为增广系统状态向量，u₁为增广系统控制向量；

步骤S3，针对此增广状态方程，利用H₂范数约束悬架综合性能指标，利用H₂范数约束下一时滞时刻的控制力，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；

y₁＝C_y1x+D_yu1u₁+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，针对系统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，利用H₂范数约束下一时滞时刻的预测控制力：在原有车辆悬架综合性能评价指标基础上引入F_p性能指标，即用状态向量表示有：δ₃为F_p的加权系数，通过对δ₃参数进行优化处理对磁流变半主动悬架下一时滞时刻的预测控制力进行约束，y′₁＝C′_y1x+D′_yu1u₁+D′_yw1w,其中：C′_y1＝C_y1，D′_yw1＝D_yw1,y′₁为H₂范数约束性能输出，C′_y1为H₂范数约束性能输出状态向量矩阵；D′_yu1为H₂范数约束性能输出控制向量矩阵；D′_yw1为H₂范数约束性能输出干扰向量矩阵；δ₃的确定以指标J为最终优化指标，采取二分法，迭代优化指标J和指标J＇求得；

步骤S4，设计泰勒级数-H₂/H₂时滞补偿控制器；

步骤S5，通过所述泰勒级数-H₂/H₂时滞补偿控制器求取预测控制力信号F_p，磁流变半主动悬架的磁流变减振器输入电流求解器以所述预测控制力信号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输入至悬架的数控电流源(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。