[发明专利]考虑非线性主动悬架执行器的自适应动态面控制方法

摘要

本发明涉及一种考虑非线性主动悬架执行器的自适应动态面控制方法，首先通过步骤一建立二自由度非线性主动悬架模型；通过步骤二推理出自适应动态面控制器所需要的公式，并进行稳定性证明；通过步骤三进行控制器参数调节和仿真结果对比。本发明首先建立了非线性主动悬架模型，采用自适应动态面控制，可以解决线性控制不能很好的解决悬架系统中的非线性因素和高阶系统中多次求导而导致的微分爆炸的问题，使得控制器更有利于实际应用，取得更好的控制效果，能应用于悬架控制领域。

主权项

1.一种考虑非线性主动悬架执行器的自适应动态面控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、建立二自由度非线性悬架模型：根据牛顿第二定律建立悬架的动力学模型，将动力学模型抽象成悬架的数学模型；S11、根据牛顿第二定律建立主动悬架的动力学模型：悬架系统为一个高度复杂的非线性系统，在实际应用中易受各种因素的影响，在此将上述表达式中的阻尼力F_c与弹性力F_k考虑成如下的非线性形式：其中F_k＝k(z_s‑z_u)+ξ*k(z_s‑z_u)³F_t＝k_t(z_u‑z₀)由于电液执行器体积小、效果好，因此在主动悬架设计中，采用电液系统作为执行器来产生隔振力，液压装置通常具有非线性的特点，综合考虑液压装置的非线性动力学建立以下方程：F_u＝AP_L                             (3)其中在悬架动力学模型中，m_s表示悬架簧载质量，m_u表示悬架非簧载质量，F_c表示悬架的非线性阻尼力，F_k表示悬架的非线性刚度，F_t表示轮胎的刚度，F_b表示轮胎的阻尼，F_u表示主动悬架的输出力，k表示悬架刚度系数，k_t表示轮胎刚度系数，b_f表示轮胎阻尼系数，ξ表示悬架刚度的非线性程度，A表示液压缸活塞的有效面积，A₂表示液压缸内活塞的面积，A_z表示单向阀阻尼孔面积，C_d表示流量系数，ρ表示液压油密度，z_s表示车身垂直位移，z_u表示轮胎垂直位移，z₀表示路面输入，P_L表示负载压力，p_s表示供油压力，βe表示油液弹性刚度，u表示伺服阀的位移，C_t表示液压缸内泄露系数；k_v表示伺服阀算子，其中ω为伺服阀面积梯度，k_a为伺服阀增益，v_t表示液压缸总压缩容积；η₁，η₂是为了简化表达方式而引入的阻尼力系数符号；S2、设计自适应动态面控制器：根据步骤S1所建立的悬架数学模型设计自适应动态面控制器，所述控制器的控制目标包括：减小车身垂直加速度，以提高乘坐舒适性；减小悬架动行程，以提高悬架的使用寿命；减小轮胎的动静载荷比，以提高行驶安全性；设计自适应动态面控制器，以稳定车身运动状况：令x₁表示第一个状态变量，x₂表示第二个状态变量，x₃表示第三个状态变量，x₄表示第四个状态变量，x₅表示第五个状态变量；θ₁，θ₂，θ₃，θ₄为不确定参数，分别为θ₁，θ₂，θ₃，θ₄的估计值；下面给出伺服阀的阀芯位移u表达式：其中S₂是动态面函数，τ₂是时间常数，k₃是控制器设计参数，z₂是状态误差，z₃是状态误差；S3、调节所述自适应动态面控制器的参数，进行仿真验证：由于车身垂直加速度、悬架动行程和轮胎动静载荷比三个控制目标之间相互冲突，因此调节控制器参数，获得使控制器参数取值适中的数值，使所设计的控制器可同时减小车身垂直加速度、减小悬架动行程和减小轮胎动静载荷比，进而提高悬架的整体性能。