[发明专利]一种电控空气悬架系统车身高度有限时间控制方法及系统

摘要

本发明公开了一种电控空气悬架系统车身高度有限时间控制方法及系统，该方法所采用系统包含虚拟控制输入求解模块、实际控制输入求解模块以及电磁阀控制信号求解模块，虚拟控制输入求解模块通过引入基于分数幂参数的控制律获取使状态变量有限时间快速收敛的虚拟控制输入；实际控制输入求解模块根据系统数学模型和虚拟控制输入获取实际控制输入，进一步地，由电磁阀控制信号求解模块根据实际控制输入与不同电磁阀PWM信号的关系获取实现车身高度跟踪的各电磁阀PWM信号。针对电控空气悬架系统车身高度调节过程的振荡以及路面随机激励等高频干扰现象，通过提出一种基于有限时间控制的车身高度调节方法，提高车身高度控制的响应速度和鲁棒性。

主权项

1.一种电控空气悬架系统车身高度有限时间控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：1)建立单轮电控空气悬架车身高度控制系统数学模型；2)将电控空气悬架分割成车身高度调节系统和干扰信息两部分，进行车身高度控制系统数学模型的降维简化；3)确定电控空气悬架车身高度控制过程的状态量x、控制输入u以及输出量y，并基于简化的车身高度控制系统数学模型，对输出量y求导，确定系统的相对阶r，其中，相对阶r为对系统输出量y求导直至出现控制输入u时的求导阶次；4)对系统输出量y的各阶导数进行非奇异坐标变换，选定参数n＝r，非奇异坐标变换描述为5)引入虚拟控制输入v，将车身高度控制系统数学模型描述为由r个积分器串联构成的线性微分方程系统，其中，虚拟控制输入v描述为输出量y的r阶导数；6)在电控空气悬架车身高度控制器的虚拟控制输入求解模块中构建基于分数幂参数的虚拟控制律，虚拟控制律记为：其中，k₁，k₂...，k_n为虚拟控制律控制参数，α₁，α₂。。。，α_n为虚拟控制律分数幂参数，满足这里任一α∈(1‑ε，1)，ε∈(0，1)，且α_n+1＝1，αn＝α。7)基于有限时间控制理论，确定控制参数k₁，k₂...，k_n及分数幂参数α₁，α₂，。。。，α_n的范围，使电控空气悬架车身高度控制系统全局有限时间稳定；8)在保证车身高度闭环控制系统全局有限时间稳定的控制参数及分数幂参数有效范围内进行参数调试，确定虚拟控制律控制参数以及分数幂参数的数值，获取虚拟控制输入v，车身高度控制器的实际输入求解模块进一步结合步骤5)建立的虚拟控制输入v与输出量y的r阶导数关系，求解实际控制输入u；9)电磁阀控制信号求解模块根据实际控制输入u与电控空气悬架系统充放气过程中不同电磁阀(充气电磁阀(109)、空气弹簧电磁阀(110)和放气电磁阀(111))PWM信号的关系，获取各电磁阀的PWM信号，实现电控空气悬架系统目标车身高度的快速、准确跟踪。