[发明专利]一种基于命令滤波的车辆主动悬架协调抗饱和控制方法

权利要求书

1.一种基于命令滤波的车辆主动悬架协调抗饱和控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：建立二自由度非线性主动悬架模型；

步骤二：根据步骤一所建立的悬架数学模型推理协调抗饱和控制器所需要的公式，并进行稳定性证明；具体包括以下内容：

根据步骤一所建立的悬架数学模型设计协调抗饱和控制器，所述控制器的控制目标包括：①协调控制车身垂直加速度和悬架动行程：因为悬架中的车身垂直加速度和悬架动行程二者之间的互相冲突，需通过协调控制车身垂直加速度和悬架动行程来提高乘坐舒适性和操作稳定性；②设计抗饱和补偿器：能够有效的降低主动悬架输出的主动力饱和问题，进而提高悬架系统的整体性能；

S1：设计协调抗饱和控制器，稳定车身运动状况：

令

x₁表示第一个状态变量，x₂表示第二个状态变量，x₃表示第三个状态变量，x₄表示第四个状态变量；

设计主动悬架的抗饱和输出力为：

式中F_m＝-F_c-F_k,k₂＞0，g₁＞0k₂，g₁均为控制器的设计参数，是经命令滤波求取的虚拟控制变量的导数；z₂是定义的状态变量，v₁是定义的误差补偿，e₂是定义的辅助误差变量，是θ₁的估计值，θ₁＝1/m_s，y_sm是设置的悬架动行程所允许的最大值；

S2：证明协调抗饱和控制器的稳定性；

步骤三：控制器参数调节和仿真结果对比。

2.根据权利要求1所述的一种基于命令滤波的车辆主动悬架协调抗饱和控制方法，其特征在于：所述步骤一包括以下步骤：

I、根据牛顿第二定律建立主动悬架的动力学模型：

在式(1)中，F_c,F_k，F_t,F_b的表达式如下所示：

F_k＝k_k(z_s-z_u)+k_kn(z_s-z_u)

F_t＝k_t(z_u-z₀)

其中在悬架动力学模型中，m_s表示悬架簧载质量，m_u表示悬架非簧载质量，F_c表示悬架的非线性阻尼力，F_k表示悬架的非线性刚度，F_t表示轮胎的刚度，F_b表示轮胎的阻尼，u_z表示主动悬架的输出力，k_k表示悬架线性刚度系数，k_kn表示悬架刚度的非线性系数，k_t表示轮胎刚度系数，b_f表示轮胎阻尼系数，z_s表示车身垂直位移，z_u表示轮胎垂直位移，z₀表示路面输入；

II：将动力学模型抽象成悬架的数学模型：

首先将动力学模型写成状态空间表达式的形式：

建立车辆主动悬架的空间状态表达式，定义状态变量如下所示：

将式(1)的动力学方程改写为：

定义θ₁＝1/m_s为系统的不确定参数；

为了便于控制器的设计，引入以下引理：

Lemma1

存在γ_c＞0,以及控制器参数k＞0，满足下列式子，状态误差z₁满足H_∞性能，d表示外部扰动；

Lemma2

命令滤波定义如下：

其中φ₁(0)＝β₁(0)，φ₂(0)＝0，φ₁，φ₂是命令滤波器的输出，β₁是命令滤波器的输入；对于t＞0，如果输入信号β₁满足|β₁|≤η₁，η₂₁是正常数，存在0＜ζ_n＜1，ω_n＞0，可以使得|φ₁-β₁|≤κ₁，是有界的；

Lemma3

对于任意的正数λ_i，当|v_i|＜λ_i时，满足以下不等式：

式(2)即为二自由度主动悬架的数学模型，针对该主动悬架数学模型设计协调抗饱和控制器。