[发明专利]一种用于可控悬架系统的时滞补偿控制器的设计方法

权利要求书

1.一种用于可控悬架系统的时滞补偿控制器的设计方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1)在垂向方向上对可控悬架运动进行动力学分析，建立包含系统响应总时滞τ_a＝τ₁+τ₂+τ₃的可控悬架运动状态方程，基于可控悬架运动状态方程设计卡尔曼滤波器标准状态方程，得到考虑传感器信号采集及传输时滞为τ₁的系统状态向量X的观测向量τ₂为控制器计算时滞，τ₃为主动作动器的响应时滞；

步骤2)设计多段一阶泰勒级数时滞补偿模块，段数为n，n≥2，多段一阶泰勒级数时滞补偿模块以预测控制力F₂构建输入向量U₁＝(F₂)，构造理想时滞补偿方程，从而获得只考虑传感器信号采集及传输时滞τ₁的预测补偿向量F₃(t-τ₁)；

步骤3)以所述的观测向量预测补偿向量F₃(t-τ₁)为输入设计预测补偿模块，预测补偿模块的输出为预测控制力K₂是最优反馈增益矩阵；

步骤4)以所述的预测控制力F₂为输入，用传递函数设计以F₂(t-τ₃)为输出的作动器时滞模块，F₂(t-τ₃)为作动器时滞模块输出的上一计算时刻考虑时滞τ₃的预测控制力；

步骤5)对可控悬架进行动力学仿真，分别计算出一阶泰勒级数段数为n时的悬架综合性能指标J_n以及不考虑系统时滞求取的悬架综合性能指标J_i，经式计算出当n＝2时的时滞补偿控制效果指标M₂，将M₂与设定的预期控制效果M₀作比较，如果M₂≤M₀，则此时的n值为满足悬架时滞补偿预期控制效果指标M₀的最小的一阶泰勒级数段数n，如果M₂M₀，不满足预期时滞补偿控制效果，则取n＝3计算出时滞补偿控制效果指标M₃，然后继续将得到的M₃与预期控制效果M₀作比较，如此循环地以1为步长增加n，直到M_n小于等于M₀为止得到对应的的n值。

2.根据权利要求1所述的一种用于可控悬架系统的时滞补偿控制器的设计方法，其特征是：步骤2)中，所述的理想时滞补偿方程为

C₁＝I_n×n；D₁＝0_n×1；F_3i(t-τ₁),(i＝1,2,…,n)为组成向量F₃(t-τ₁)的n个考虑传感器信号采集及传输时滞为τ₁的预测补偿力，I_n×n、I_(n-1)×(n-1)分别为n×n、(n-1)×(n-1)单位矩阵。

3.根据权利要求1所述的一种用于可控悬架系统的时滞补偿控制器的设计方法，其特征是：步骤3)中，所述的最优反馈增益矩阵K₂利用LQR函数求取：(K₂,S₂,E₂)＝LQR(A₂,B₂,Q₂,R₂,N₂)，

S₂和E₂是求解K₂用黎卡提方程的唯一解和特征向量；δ₁、δ₂分别表示(z₁-q)²与(z₂-z₁)²的加权系数。