[发明专利]一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制系统及方法，属于汽车悬架系统控制领域。本发明基于1/4悬架连续线性天棚控制模型，构建参考模型，计算参考基数，并定义模型加权系数；计算工况因子、判断当前工况并定义工况加权系数；计算路况因子、判断路况等级，并定义路况加权系数；建立自适应最优控制策略，构建自适应最优控制函数，经粒子群优化算法迭代优化，获得最优阻尼分配系数；计算实际主动控制力、实际阻尼分配系数及控制电流，从而实现阻尼分配系数不断在线自适应优化调整和悬架系统不断自适应优化控制；本发明为阻尼分配系数的选取提供了一种简单、有效的优化方法，提供了一种更加实用、安全的悬架系统控制方法。

技术领域

本发明涉及汽车悬架系统控制领域，具体涉及一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制系统及方法。

背景技术

为了进一步满足消费者对汽车操稳性和乘客舒适性的更高需求，主动悬架广泛应用于当前车辆之中。与被动悬架相比，主动悬架能够适应各种路面状况，主动调节对车身的控制力，实现对车身振动的有效抑制。集成直线电机式主动悬架可通过对直线电机加以控制，从而输出最佳悬架主动控制力，成为国内外专家学者的研究热点。

天棚控制是目前研究应用最广泛的主动悬架控制策略之一，其控制律仅仅取决于车身和车轮的速度，控制律简单，且在实际应用中所需传感器数量少，易于实现。但在其改善平顺性的同时，操纵稳定性却会变差，轮胎附着条件严重受到影响。为了改进天棚控制的不足，阻尼连续可变的线性天棚控制理论应运而生，其阻尼系数随悬架的运动状态呈线性变化，相对于传统的天棚控制，既能有效减小车身加速度，又能降低车轮动载荷，亦可减小阻尼切换时的“振颤”情况。

目前，国内外专家学者对连续线性天棚控制与传统天棚控制及改进天棚控制进行了大量的对比研究，研究结果表明连续线性天棚控制具有突出优势。但是，目前尚未对连续线性天棚控制的阻尼分配系数的选取进行自适应优化研究，只是综合一段时间内车身加速度、悬架动扰度及轮胎动载荷固定给出阻尼分配系数；也未能考虑到车辆行驶过程中的路况和工况对连续线性天棚控制的阻尼分配系数选取的动态影响。

中国专利公开号为CN 106985627 A的文献中提出的一种基于悬架动扰度信号、车速信号、被动阻尼系数对路况进行实时分级的方法，但未考虑变化的悬架阻尼器阻尼系数对路况等级的影响，并未将路况等级作为悬架主动控制力参考依据之一，仅考虑其对悬架模式切换的影响。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制系统及方法，以实现连续线性天棚控制的阻尼分配系数在线自适应优化调整，从而实现悬架系统的自适应最优控制。

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制方法，包括如下步骤：

1)初始化系统参数，所述系统参数包括传感器采样频率f、转向角阈值a₀、加速度阈值b₀、一阶高通滤波器的截止频率f₁、一阶低通滤波器的截止频率f₂、积分器和微分器时间步长T及1/4悬架系统的簧载质量m₁、簧下质量m₂、被动阻尼系数C₁、初始天棚阻尼系数C₂、螺旋弹簧刚度系数k₁和轮胎刚度系数k₂；

2)构建1/4悬架连续线性天棚控制模型，建立系统状态空间表达式；所述1/4悬架连续线性天棚控制模型的状态方程如下：