[发明专利]考虑非线性主动悬架执行器的自适应动态面控制方法

说明书

本发明涉及一种考虑非线性主动悬架执行器的自适应动态面控制方法，首先通过步骤一建立二自由度非线性主动悬架模型；通过步骤二推理出自适应动态面控制器所需要的公式，并进行稳定性证明；通过步骤三进行控制器参数调节和仿真结果对比。本发明首先建立了非线性主动悬架模型，采用自适应动态面控制，可以解决线性控制不能很好的解决悬架系统中的非线性因素和高阶系统中多次求导而导致的微分爆炸的问题，使得控制器更有利于实际应用，取得更好的控制效果，能应用于悬架控制领域。

技术领域

本发明属于汽车动态控制领域，特别涉及一种考虑非线性主动悬架执行器的自适应动态面控制方法。

背景技术

本发明专利所研究的是重型车，由于重型车的实际工作环境相对恶劣，道路条件很差，恶劣的工作环境加剧了车辆的振动，而常规的被动油气悬架不能根据路面不同的输入调整不同的参数，从而不可以适应不同的路面。考虑影响悬架系统性能的三个指标分别是：车身垂直加速度、悬架动行程和动静载荷比。主动悬架通过控制算法，不仅能降低车身垂直加速度带来的影响，减少颠簸，还可以提高车辆行驶的安全性能，以及使悬架在机械行程限制的要求内运动。所以主动悬架在汽车领域中应用越来越多，正在逐渐地替代被动悬架和半主动悬架。

随着主动悬架的不断普及。其随之而所带来的问题也值得对其进行深一步的研究，考虑到悬架系统中的刚度、阻尼都是非线性的，因此建立合适的非线性悬架系统模型是我们需要着重研究的方向之一，此外，液压主动悬架中的伺服阀的作用控制输出油量的多少，进而进一步控制输出的力，现有的方法为了解决上述这些难题，在处理非线性悬架模型时有些会进行线性化处理，或者所建立的非线性模型过于简单，并没有充分考虑实际悬架系统；现有的一些方法也未充分考虑伺服阀建模特性，未充分考虑由于车辆行驶的影响，悬架系统中的一些不确定性参数对悬架系统的影响。

现有的对于重型车的研究方向应偏向于以下几点：

建立合适的非线性模型，建立合适的模型对于控制效果和系统稳定性分析都是非常有必要的，传统悬架模型选择线性模型，线性模型虽然在分析和控制器设计中方便简洁，但由于实际悬架系统是非线性系统，线性的悬架系统模型会导致控制精度达不到要求。因此建立非线性悬架模型对于悬架系统的研究是非常有必要的。

对于算法的应用与改进，基于本专利提出的考虑伺服阀特性的非线性液压主动悬架的模型，采用自适应算法，考虑到在控制器设计过程当中，多次的求导，容易形成微分爆炸的难题，求解变得更难，使得控制器更容易恶化，这将会使得控制器变得更加的繁琐，不利于实际的应用，因此设计合适的算法解决微分爆炸是很有必要的。本专利在自适应控制的基础上引入了动态面控制算法，很好的解决了微分爆炸的产生。

对不确定性的估计，车辆行驶过程中车辆的载重是一个变化量。随着车速温度的变化，将会引起液压装置一些参数的变化，因此考虑参数不确定性是很有必要的。传统的方法不能很好的解决不确定性所带来的影响，本专利采用自适应的方法可以解决不确定性参数给系统带来的影响。

发明内容

本发明是为了解决悬架数学模型过于简单所导致的控制精度不够的问题，而建立的非线性主动悬架模型，本模型是基于重型车的，考虑了液压系统的参数不确定性，自适应反步算法对于高阶系统的局限性，采用自适应动态面控制方法，并给出了控制算法的仿真控制图。

本发明公开一种考虑非线性主动悬架执行器的自适应动态面控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、建立二自由度非线性悬架模型：根据牛顿第二定律建立悬架的动力学模型，将动力学模型抽象成悬架的数学模型；

S11、根据牛顿第二定律建立主动悬架的动力学模型：