[发明专利]保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法

权利要求书

1.一种保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤一、基于分段约束悬架系统动力学模型，设计求解状态反馈增益的凸优化问题；

步骤二、基于状态反馈凸优化问题，推导输出反馈的凸优化问题；

步骤三、调节设计参数，获得控制增益及期望控制性能；

步骤四、根据阻尼力与驱动电流转换关系，建立悬架闭环控制系统。

2.根据权利要求1所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述步骤一中，以阻尼力为控制输入并对阻尼力的约束边界进行分段近似，得如下分段约束悬架系统动力学模型：

其中：为系统状态向量，z_s为簧上质量位移，z_u为簧下质量位移，z_r为路面高度；为系统干扰输入变量；u＝F为系统控制输入变量，F为阻尼力；为加权的系统性能输出向量，ρ₁、ρ₂和ρ₃分别为簧上质量加速度、悬架动行程和悬架动载荷的加权系数；为系统测量输出向量；i为子系统索引，I＝{1,…,N}为索引集合，N为子系统个数；M_i＝{x|p_Li≤x₃-x₄≤p_Ui}为根据阻尼振动速度划分的第i个子系统定义域，p_Li、p_Ui为子系统的状态边界，q_Li、q_Ui为子系统的控制量约束边界；A_i，B_i，C_i，D_i，L_i，H_i为具有相应维度的系统矩阵，a_i为仿射项；

根据分段约束悬架系统动力学模型，以保证闭环系统渐进稳定、保证控制量约束以及保证从w到z的H_∞范数小于一个指定常数γ为目标，设计如下具有仿射项的状态反馈控制器：

其中：为仿射项，为状态反馈增益。

3.根据权利要求2所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述

4.根据权利要求1所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述步骤二中，在有限传感器数量情况下，输出反馈控制器具有如下形式：

u(k)＝K_iy(k)+d_i,i∈I；

其中：为仿射项，K_i为输出反馈增益。

5.根据权利要求4所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述

6.根据权利要求1所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述步骤三中，设计参数具体为分区个数N、干扰能量上界值w_max、扰动抑制的性能指标γ和自定义矩阵S_i，分别对应为参数一、参数二、参数三和参数四。

7.根据权利要求6所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述参数一、参数二、参数三和参数四的具体调节原则和方案为：

参数一同时影响系统的复杂程度和非线性约束的近似精度，参数一应在考虑两种影响之后折中选取；

参数二和参数三影响凸优化问题求解的可行性以及闭环系统的性能，参数二和参数三的选择需在两种影响之间折中选取；

参数四仅影响凸优化问题求解的可行性，按照如下方法计算得到：

8.根据权利要求1所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述步骤四中，阻尼力与驱动电流转换关系如下：

其中：I为驱动电流，u为期望的阻尼力，z_def＝z_s-z_u为悬架伸缩量，c₀、k₀、y_mr、c₁、k₁为与磁流变减震器非线性特性相关的模型参数。