[发明专利]一种减少主动悬挂系统时延误差的修正自抗扰控制方法

说明书

本发明提供了一种减少主动悬挂系统时延误差的修正自抗扰控制方法，能够削弱输入延迟，实现了无时滞的主动悬挂减振作用。本发明在传统自抗扰控制的基础上，先对有延迟的控制输入做时间为τ的预估，基于泰勒级数近似及Smith预估器的思想，利用跟踪微分器得到新的相位超前后的实际控制量输入主动悬挂系统；然后在新控制量与ESO之间加入τ₀的延迟模块，使得整个闭环都是对当前时刻的控制效果，通过调整两个延迟模块大小，弥补延迟时间预估误差的影响，在不断循环作用下，提高系统减振效果和鲁棒性，致力于削弱时滞影响，提高整体性能。

技术领域

本发明属于自抗扰控制技术领域，具体涉及一种减少主动悬挂系统时延误差的修正自抗扰控制方法。

背景技术

自抗扰控制是基于PID的“误差反馈”原理，以系统标准型即积分器串联型为基础，以工程控制鲁棒性为目标的控制技术。系统模型的不确定性、非线性及强耦合是限制系统控制效果的主要因素。自抗扰控制器引入“全部扰动”的概念处理系统非线性和不确定性因素，并对其观测和补偿，同时配合非线性的状态误差反馈律，提高控制器动态性能。传统自抗扰控制器主要由三个部分组合而成，具体如下：

第一步，利用跟踪微分器TD为参考输入安排过渡过程，得到光滑的输入信号并提取其微分信号，解决PID中快速性与超调性之间的矛盾，一般分为线性、非线性两种，一般表达式为：

式中v₁,v₂分别是“过渡过程”和其微分信号，r是跟踪速度因子，h是滤波因子。

第二步，扩张状态观测器ESO得到各个状态变量的估计值，同时估计系统内外扰动的实时作用值，并在反馈中给予补偿，用补偿的方法消除扰动的影响。一般表达式为：

式中β_i是观测器增益，z_i是x_i的估计值，u是控制输入，y是系统输出。

第三步，状态误差反馈控制律SEF，将跟踪微分器和扩张状态观测器的输出之间的误差进行组合，并与ESO对总扰动的补偿量一起组成实际控制量。以二阶系统为例，线性表达式为：

自抗扰控制器可适用于存在静态耦合、具有时间延迟、无法辨识控制对象的各类复杂系统，其中就包括了坦克的主动悬挂系统的减振控制研究。悬挂系统一般包括弹性元件、导向装置和减振器，主动悬挂系统指弹性元件和减振器的特性参数都可以调节，除二者生成的力和力矩之外，还引入了外部控制力，使得车辆在遇到较大起伏的路面时，也能保证总和支撑力不至于过大，进而改善坦克作战性能。主动悬挂系统是履带式装甲车辆中连接车身与车轮，以及传递车身与车轮之间各种力和力矩的重要结构，可以很大程度上降低车体振动，保证操纵的稳定性、机动性与抗扰性。但是系统本身是存在输入时间延迟的，因此导致主动悬挂减振作用也会有时滞。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种减少主动悬挂系统时延误差的修正自抗扰控制方法，能够削弱输入延迟，实现了无时滞的主动悬挂减振作用。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

本发明的减少主动悬挂系统时延误差的修正自抗扰控制方法，包括以下步骤：

步骤1、利用自抗扰控制将多变量的主动悬挂系统解耦为独立的六通道二阶积分串联型系统，然后分别控制各独立系统；

步骤2、输入参考信号，经传统自抗扰控制器作用后得到控制输入信号；

步骤3、利用跟踪微分器得到步骤2中控制输入信号及其微分信号；其中，利用高阶无差跟踪微分器进一步得到控制输入的高阶导数；