[发明专利]基于稳定性切换理论的车辆ISD半主动悬架PID时滞切换补偿控制方法

权利要求书

1.一种基于稳定性切换理论的车辆ISD半主动悬架PID时滞切换补偿控制方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：建立含时滞ISD悬架四分之一模型：

对上述ISD悬架四分之一模型进行降阶处理得到：

其中，其中m₁为非簧载质量，m₂为簧载质量，k₁为轮胎刚度，k₂为悬架弹簧刚度，c₀为减振器基值阻尼，c_r为减振器可控阻尼，b为惯容器的惯质系数，x₀为路面激励，x₁为非簧载质量位移，x₂为簧载质量位移，τ为作动器的响应时滞；

步骤(2)：将系统表示为滞后型微分方程形式，表示如下：

其中，A、B为含悬架参数的矩阵；

步骤(3)：由滞后型微分方程形式得到关于含时滞悬架系统的特征方程；

步骤(4)：依据稳定性切换理论令λ＝iω，得到关于该悬架系统稳定判别多项式；

步骤(5)：基于零时滞前提下依据Routh-Hurwitz稳定性判据得到对于悬架参数的一组约束条件：

步骤(6)：基于非零时滞前提下依据高次多项式判别理论构造关于系统稳定判别多项式F(ω)的Sylvester矩阵；

步骤(7)：基于Sylvester矩阵得到关于F(ω)的判别式序列以及对应的符号表；判别式序列为：[D₁，D₂，...，D₈]，符号表：[sgn(D₁)，sgn(D₂)，...，sgn(D₈)]；

其中d_k代表Sylvester矩阵的前k行和前k列构成的子矩阵行列式，令D₁＝d₂、D₂＝d₄、...、D₈＝d₁₆，D₁、D₂、...、D₈即构成了判别式序列；

步骤(8)：依据符号表制定修改规则得到关于F(ω)的符号修订表；

修订规则：若[q_i，q_i+1，...，q_i+1j-1]是符号表中的一段，并且有：

q_i≠0，q_i+j≠0，q_i+1＝q_i+2＝...＝q_i+j-1

则将[q_i，q_i+1，...，q_i+j-1]替换为[-q_i，-q_i，q_i，q_i，-q_i，-q_i，q_i，q_i...]的前j-1项，否则各项保持不变；则符号修订表为：[B₁，B₂，...，B₈]；

其中，[B₁，B₂，...，B₈]为符号表[sgn(D₁)，sgn(D₂)，...，sgn(D₈)]经过如上修订规则处理后的新符号表；

步骤(9)：得到符号修订表中的符号改变次数v以及非零项个数l，依据无实根条件l-2v＝0得到关于可控阻尼c_r的另一组约束条件；

步骤(10)：将步骤(5)与步骤(9)得到的可控阻尼c_r的范围求交集得到满足系统全时滞稳定的可控阻尼c_r的数值调节范围；

步骤(11)：针对超出全时滞稳定调节范围的可控阻尼值可依据稳定性切换理论确定关于该值的一系列稳定性切换点，并在稳定性切换点中确定符合实际需求的最小临界时滞；

步骤(12)：选定实际悬架参数，通过参数整定法得到无时滞理想状态下PID控制的三个参数，并在随机路面仿真下观察时滞对悬架性能的负面影响；

步骤(13)：基于PID控制方法将控制输出力转化为可控阻尼系数的具体值并依据步骤(10)得到的范围进行判别，对于满足全时滞稳定条件区间的可控阻尼系数选择直接输入系统，针对不满足全时滞稳定区间的可控阻尼值将依据步骤(8)实时计算系统的最小临界时滞，并与作动器的实测时滞进行比较，对于实测时滞小于最小临界时滞的阻尼值选择直接输入系统，对于实测时滞大于最小临界时滞的阻尼值将对其采用时滞补偿策略。