[发明专利]基于非线性执行器悬架系统的滑模自适应控制方法

说明书

本发明提供一种基于非线性执行器悬架系统的滑模自适应控制方法，通过充分考虑悬架的刚度的非线性以及液压作动器的非线性，建立起悬架控制前后的非线性二分之一悬架模型。同时考虑乘车人数变化会导致模型中的参数不确定性和由于一些未知因素而引起的外部不确定扰动的情况，通过选取滑模面和设计自适应律推导出的滑模自适应控制器对悬架进行控制。从仿真结果可以看出控制器对车身的垂直运动和俯仰运动具有很好的调节作用，大大提高乘坐舒适性。

技术领域

本发明涉及悬架抗扰技术领域，特别涉及一种基于非线性执行器悬架系统的滑模自适应控制方法。

背景技术

主动悬架是当代汽车工业发展的一个重要方向，设计优良的悬架系统不仅可以大幅度提高车辆驾驶人员的舒适度，而且使车辆行驶更为安全(具有良好的抓地能力)。

在实际的悬架系统中系统结构的刚度、阻尼和轮胎常常表现出复杂的非线性特性。在对主动作用力进行设计时应对这些非线性因素引起足够的重视。

主动悬架虽然可以带来诸多便利，但其设计的复杂程度也大幅提高。主动作用力的发生装置多种多样，例如伺服液压装置、伺服电机、电磁作动装置等等。然而这些装置大多表现出高度复杂的非线性特性，这对系统分析与设计提出了更高的要求。

建立的物理模型与实际系统一定存在差距，比如当系统出现模型中未考虑的外界扰动时，系统还应保持稳定的状态，这对分析与设计提出了很大的挑战。

现有的方法为解决以上困难，在处理执行器非线性以及不确定外部扰动时会导致系统性能下降甚至导致闭环系统的发散，其不足之处体现在以下几个方面：

1.建立模型过于理想。在现有研究中通常把系统结构的刚度看为常数，这样模型简单，设计方便。但由于实际悬架系统为高度复杂的非线性系统，使用的模型与实际系统相差较大，从而导致系统的性能达不到预期的效果。

2.忽略非线性作动器物理实体建模。现有的大部分研究只是推导到悬架主动作用力表达式，然而在实际系统中主动作用力的实现一定需要作动器物理实体。不考虑作动器建模的设计方法现实意义参考价值较低。

3.系统鲁棒性差且无法应对参数不确定影响。在实际系统中悬架可能由于一些未知因素遭受外部不确定扰动，现有的研究大多不考虑这点。部分研究考虑外界扰动，但扰动幅值很小。由于乘坐人员数目的变化，系统中的参数会发生波动。这些都对控制策略的研究带来了挑战。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提出一种非线性执行器悬架系统的滑模自适应控制方法，其考虑到悬架刚度的非线性特性，进行非线性液压作动器建模。其结合了系统参数的不确定性以及外界不确定幅值较大扰动所带来的影响，建立考虑液压执行器非线性悬架模型；推导考虑系统不确定参数及外界扰动的滑模自适应控制器；调节系统参数。本发明通过充分考虑解决了现有研究大部分悬架模型设计较为简单的问题，使模型更为贴近实际。

本发明的技术方案如下：

一种基于非线性执行器悬架系统的滑模自适应控制方法，基于悬架刚度以及液压执行器的非线性，建立起悬架控制前后的非线性模型，其具体步骤如下：

步骤一、建立液压执行器非线性悬架模型；

步骤二、推导考虑系统不确定参数及外界扰动的滑模自适应控制器；

步骤三、调节系统参数。

优选地，步骤一所述建立考虑液压执行器非线性悬架模型为：

被动悬架的刚度特性具有非线性形式；建立被动悬架的模型为:

其中：