[发明专利]磁流变智能车辆悬架混合半主动变结构控制方法

摘要

本发明针对MRD滞环非线性和车辆载荷的变化，公开了一种针对“四分之一”磁流变智能车辆悬架混合半主动变结构控制方法。其中，以改进型天棚悬架系统为参考模型，根据被控系统和参考模型间的误差动力学实现渐近稳定的滑模控制，并应用MRD逆模和对称阻尼型MRD产生不对称阻尼特性的两种基本控制策略，以实现MRD阻尼力对其理想阻尼力的实时跟踪控制，从而提升“四分之一”MR车辆悬架系统综合性能，增强对车辆载荷的变化的鲁棒性，并能有效抑制磁流变阻尼器的滞环非线性对系统性能的不良影响。

主权项

1.一种磁流变智能车辆悬架混合半主动变结构控制方法，其步骤是：第一步：建立改进型天棚参考模型采用1自由度改进型天棚悬架系统作为参考模型，其动力学方程为ms0x0+c0(x·s0-x·u)+csx·s0+ks(xs0-xu)=0---(1)]]>其中，m_s0为理想簧载质量，其单位为千克(kg)；x_s0为理想簧载质量垂直位移，其单位为米(m)；x_u为底盘垂直运动位移，其单位为米(m)；c_s为天棚阻尼系数1，其单位为牛顿秒/米(Ns/m)；c₀为天棚阻尼系数2，其单位为牛顿秒/米(Ns/m)；k_s为悬架弹簧刚度牛顿/米(N/m)；第二步：采用渐近稳定的滑模控制方法，计算MRD控制阻尼力F_c：F_c＝F_d0-Ksgn(s)    (6)其中，F_d0是理想阻尼力，K是变结构控制增益，sgn()是符号函数；理想阻尼力F_d0为Fd0=-ks(xs-xu)-ms0x··s0+ms0λe·s;---(11)]]>其中，β为正常数，e_s为e_s(t)的简写，e_s(t)＝x_s(t)-x_s0(t)，x_s是x_s(t)的简写，表示车厢垂直运动位移，其单位为米(m)，x_s0是x_s0(t)的简写，表示理想簧载质量垂直位移；变结构控制增益K为其中，是正常数，表示滑模条件增益；第三步：建立MRD逆模型将计算得到的MRD控制阻尼力F_c转换成理想控制电流i_c，并以逆模控制方式来有效消除MRD的滞环非线性特性：MRD逆模型为：ic=fd-1(Fc,vr)=-I0-1a2ln([k2-Fc/Fh+1]e-a2I0-Fc/Fh+1[Fc/Fh-1](1+e-a2I0)+k2)FcFh>00FcFh≤0;0≤ic≤Im---(15)]]>其中，i_c为MRD控制电流，I_m为MRD控制电流最大值，F_c为MRD控制阻尼力，Fh(vr)=F0(1+ea1vm)1-e-α(vr+vh)1+e-α(vr+vh)(1+kv|vr|),]]>kv=k1e-a4vm,]]>vm=(x·r)2-x··rxr,]]>α=a01+k0vm,]]>x_r为MRD阻尼相对位移，V_r为MRD阻尼相对速度，Δx_s为车厢垂直运动位移的变化量，F₀、a₀、a₁、a₂、a₄、k₀、k₂为正常数，I₀、k₄为常数；第四步：应用对称阻尼型MRD产生不对称阻尼特性(ADFG)的基本控制策略和连续调制(CM)函数对i_c进行调制，生成使得对称阻尼型MRD产生压缩与延伸不对称阻尼特性的控制电流i_d，并有效地抑制由半主动控制方式带来的电流“开-关”工作的不连续性，从而实现MRD控制阻尼力F_c对其理想阻尼力F_d0的实时跟踪控制：i_d＝k_dM_p(p，ξ，v_r)M_c(p_c，ξ_c，z_c)i_c    0≤i_d≤i_H    (16)其中，Mp(p,ξ,vr)=1+p2+2π[p(vr>0)∪(vr≤0)-1+p2]|tan-1(ξvrvm)|,]]>Mc(pc,ξc,zc)=1+pc2+2π[pc(zc≥0)∪(zc<0)-1+pc2]|tan-1(ξzc)|,]]>M_p，M_c分别为不对称阻尼特性(ADFG)基本控制策略和连续调制(CM)函数算子，z_c＝F_hF_c为半主动控制的逻辑条件，p为电流的对称与不对称控制模式选择参数，p_c为不对称因子，ξ、ξ_c均为平滑因子。