[发明专利]一种电控空气悬架系统车身高度有限时间控制方法及系统

权利要求书

1.一种电控空气悬架系统车身高度有限时间控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

1)建立单轮电控空气悬架车身高度控制系统数学模型；

2)将电控空气悬架分割成车身高度调节系统和干扰信息两部分，进行车身高度控制系统数学模型的降维简化；

3)确定电控空气悬架车身高度控制过程的状态量x、控制输入u以及输出量y，并基于简化的车身高度控制系统数学模型，对输出量y求导，确定系统的相对阶r，其中，相对阶r为对系统输出量y求导直至出现控制输入u时的求导阶次；

4)对系统输出量y的各阶导数进行非奇异坐标变换，选定参数n＝r，非奇异坐标变换描述为

5)引入虚拟控制输入ν，将车身高度控制系统数学模型描述为由r个积分器串联构成的线性微分方程系统，其中，虚拟控制输入ν描述为输出量y的r阶导数；

6)在电控空气悬架车身高度控制器的虚拟控制输入求解模块中构建基于分数幂参数的虚拟控制律，虚拟控制律记为：

其中，k₁，k₂，…，k_n为虚拟控制律控制参数，α₁，α₂，…，α_n为虚拟控制律分数幂参数，满足

这里任一α∈(1-ε，1)，ε∈(0,1)，且α_n+1＝1,α_n＝α；

7)基于有限时间控制理论，确定控制参数k₁，k₂，…，k_n及分数幂参数α₁，α₂，…，α_n的范围，使电控空气悬架车身高度控制系统全局有限时间稳定；

8)在保证车身高度闭环控制系统全局有限时间稳定的控制参数及分数幂参数有效范围内进行参数调试，确定虚拟控制律控制参数以及分数幂参数的数值，获取虚拟控制输入ν，车身高度控制器的实际输入求解模块进一步结合步骤5)建立的虚拟控制输入ν与输出量y的r阶导数关系，求解实际控制输入u；

9)电磁阀控制信号求解模块根据实际控制输入u在电控空气悬架系统充放气过程中与充气电磁阀(109)、空气弹簧电磁阀(110)和放气电磁阀(111)的PWM信号的关系，获取各电磁阀的PWM信号，实现电控空气悬架系统目标车身高度的快速、准确跟踪。

2.根据权利要求1所述的一种电控空气悬架系统车身高度有限时间控制方法，其特征在于，单轮电控空气悬架车身高度控制系统包括车身(101)、非簧载质量(102)、空气弹簧(103)、减振器(104)、车轮(105)、路面(106)、储气罐(107)、低压气源(108)、充气电磁阀(109)、空气弹簧电磁阀(110)、放气电磁阀(111)以及管路(112)；其中，空气弹簧(103)和减振器(104)以并联的形式与车身(101)和非簧载质量(102)连接，车轮(105)将路面(106)的随机激励传递到非簧载质量(102)，并进一步传递给车身(101)；储气罐(107)与充气电磁阀(109)、空气弹簧电磁阀(110)以及空气弹簧(103)通过管路(112)依次连接，放气电磁阀(111)的两端分别通过管路(112)与低压气源(108)和空气弹簧电磁阀(110)连接。