[发明专利]汽车电控阻尼悬架系统冲击工况最优宾汉数控制方法

权利要求书

1.一种汽车电控阻尼悬架系统在冲击工况下最优宾汉数控制方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1：利用式(1)建立冲击缓冲压缩过程中的电控阻尼悬架动力学模型：

mz″(t)+cz′(t)-f_yc+mg+kz(t)＝0 (1)

式(1)中，m为簧载质量；z″(t)、z′(t)与z(t)是电控阻尼执行器在缓冲过程中t时刻的加速度、速度与位移；t表示时刻；c表示电控阻尼执行器的阻尼系数；f_yc为冲击缓冲压缩过程中电控阻尼执行器的可控阻尼力；g为重力加速度；k为弹簧刚度系数并有：

式(2)中，w_n表示无阻尼刚度，且ζ表示阻尼比，且ζ1，F_yc为冲击缓冲压缩过程中抵消重力之后的电控阻尼执行器的等效阻尼力，并有：

F_yc＝f_yc-mg (3)

步骤2：利用冲击缓冲压缩过程的初始状态计算式(2)，得到如式(4)-式(6)所示的冲击缓冲压缩过程中电控阻尼执行器的运动状态方程：

式(4)-式(6)中，w_d为汽车电控阻尼悬架系统中有阻尼固有频率；P₁和P₂为待求解的参数；并通过将冲击缓冲压缩过程的初始状态带入式(4)和式(5)中得到：

式(7)中，v₀表示冲击缓冲压缩过程的初始状态中的初始速度，且初始移位为零；

步骤3：利用式(8)建立冲击缓冲压缩过程的期望终止状态：

z_desiring(t_sc)＝-S，z′_desiring(t_sc)＝0 (8)

式(8)中，z_desiring(t_sc)表示冲击缓冲压缩过程的终止状态的期望位移，z′_desiring(t_sc)表示冲击缓冲压缩过程的终止状态的期望速度，S表示冲击缓冲压缩过程的终止时，电控阻尼执行器的期望位置；t_sc表示冲击缓冲压缩过程的时间，并有：

步骤4：利用式(10)建立抵消重力后的最优宾汉数Bi_o^c+：

设定牛顿迭代法的迭代终止条件为从而利用牛顿迭代法对式(10)进行求解并得到最终迭代出的抵消重力后的最优宾汉数Bi_o^*c+；其中，Bi_o^c+_n表示第n次迭代时抵消重力后的最优宾汉数，Bi_o^c+_n+1表示第n+1次迭代时抵消重力后的最优宾汉数；δ表示终止阈值；进而利用式(11)得到冲击缓冲压缩过程中的最优宾汉数

步骤5：对汽车电控阻尼悬架系统中的电控阻尼执行器进行数学建模，并通过拟合实验数据进行参数辨识，从而得到如式(12)-式(14)所示的电控阻尼执行器的非线性力学特性的数学模型：

c＝c₁I²+c₂I+c₃ (13)

α＝α₁I²+α₂I+α₃ (14)

式(12)-式(14)中，F_model(t)为电控阻尼执行器数学模型建立的力学特性；α表示为电控阻尼执行器的磁滞系数；c₁、c₂、c₃表示三个阻尼参数，并用于拟合阻尼系数c；α₁、α₂、α₃表示三个磁滞参数，并用于拟合磁滞系数α；为磁滞输出系数；f为初始状态下电控阻尼执行器的偏置力；I为电控阻尼执行器的输出功率；

步骤6：利用式(15)计算冲击缓冲压缩过程中电控阻尼执行器的期望阻尼力F_{desiring_c}：

F_{desiring_c}＝Bi_o^ccv₀ (15)

利用式(16)得到t时刻的力跟踪的误差F_error(t)：

F_error(t)＝F_model(t)-F_{desiring_c}＝AI_c²+BI_c+C (16)

式(16)中，I_c表示电控阻尼执行器的期望力对应的输出功率，

步骤7：利用式(12)对冲击缓冲压缩过程期望阻尼力F_{desiring_c}进行力跟踪，并使得误差F_error(t)最小，从而得到冲击缓冲压缩过程中电控阻尼执行器的期望力对应的最优输出功率I_{c_op}；

步骤8：若|z′(t)-z′(t-1)|＜ε，则判定冲击缓冲压缩过程完成，并切换为冲击缓冲回弹状态后，执行步骤9，否则返回步骤7执行，其中，z′(t)表示电控阻尼执行器在缓冲过程中t时刻的速度，z′(t-1)表示电控阻尼执行器在缓冲过程中t-1时刻的速度，设定初始值为z′(0)＝0；

步骤9：利用式(17)建立冲击缓冲回弹过程中的电控阻尼悬架动力学模型：

mz″(t)+cz′(t)+f_yr+mg+kz(t)＝0 (17)

式(17)中，f_yr为冲击缓冲回弹过程中电控阻尼执行器的可控阻尼力，并有：

式(18)中，F_yr为冲击缓冲回弹过程中抵消重力之后的电控阻尼执行器的等效阻尼力，并有：

F_yr＝f_yr+mg (19)

步骤10：利用传感器获取冲击缓冲回弹过程的初始状态，包括：速度z(t_sc)与位移z′(t_sc)，从而按照步骤2的过程，利用冲击缓冲回弹过程的初始状态计算式(18)，得到冲击缓冲回弹过程中电控阻尼执行器的运动状态；

步骤11：利用式(20)建立冲击缓冲回弹过程的期望终止状态：

式(11)中，z_desiring(t_sr)表示冲击缓冲回弹过程的终止状态的期望位移，z′_desiring(t_sr)表示冲击缓冲回弹过程的终止状态的期望速度；t_sr表示冲击缓冲回弹过程的时间并按照步骤3过程计算得到；

步骤12：按照步骤4的过程计算冲击缓冲回弹过程中的最优宾汉数，从而按照步骤6的过程得到冲击缓冲回弹过程中电控阻尼执行器的期望阻尼力F_{desiring_r}；并按照步骤7的过程得到冲击缓冲回弹过程中电控阻尼执行器的期望力对应的最优输出功率I_{r_op}。