[发明专利]一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制系统及方法

摘要

本发明涉及一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制系统及方法，属于汽车悬架系统控制领域。本发明基于1/4悬架连续线性天棚控制模型，构建参考模型，计算参考基数，并定义模型加权系数；计算工况因子、判断当前工况并定义工况加权系数；计算路况因子、判断路况等级，并定义路况加权系数；建立自适应最优控制策略，构建自适应最优控制函数，经粒子群优化算法迭代优化，获得最优阻尼分配系数；计算实际主动控制力、实际阻尼分配系数及控制电流，从而实现阻尼分配系数不断在线自适应优化调整和悬架系统不断自适应优化控制；本发明为阻尼分配系数的选取提供了一种简单、有效的优化方法，提供了一种更加实用、安全的悬架系统控制方法。

主权项

1.一种连续线性天棚控制下悬架自适应最优控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)初始化系统参数，所述系统参数包括传感器采样频率f、转向角阈值a₀、加速度阈值b₀、一阶高通滤波器的截止频率f₁、一阶低通滤波器的截止频率f₂、积分器和微分器时间步长T及1/4悬架系统的簧载质量m₁、簧下质量m₂、被动阻尼系数C₁、初始天棚阻尼系数C₂、螺旋弹簧刚度系数k₁和轮胎刚度系数k₂；2)构建1/4悬架连续线性天棚控制模型，建立系统状态空间表达式；所述1/4悬架连续线性天棚控制模型的状态方程如下：其中，为车身垂向加速度，为车轮垂向加速度，为车身垂向速度，为车轮垂向速度，z₁为车身垂向位移，z₂为车轮垂向位移，m₁、m₂分别为簧载质量和簧下质量，C₁、C₂分别为被动阻尼系数和初始天棚阻尼系数，k₁、k₂分别为螺旋弹簧刚度系数和轮胎刚度系数，α为阻尼分配系数，q为路面高程；所述1/4悬架连续线性天棚控制模型的系统状态空间表达式如下：3)构建1/4悬架连续线性天棚控制模型的参考模型，确定参考模型下的参考基数；所述参考模型包括1/4悬架天棚控制模型和1/4悬架改进天棚控制模型，所述1/4悬架天棚控制模型根据1/4悬架连续线性天棚控制模型，令阻尼分配系数α＝0得到，其参考基数包括一段时间内车身垂向加速度的均方值r₁₁、悬架动行程z₁‑z₂的均方值r₁₂和车轮相对路面位移z₂‑q的均方值r₁₃；所述1/4悬架改进天棚控制模型根据1/4悬架连续线性天棚控制模型，令阻尼分配系数α＝1得到，其参考基数包括一段时间内车身垂向加速度的均方值r₂₁、悬架动行程z₁‑z₂的均方值r₂₂和车轮相对路面位移z₂‑q的均方值r₂₃；4)以f为采样频率采集车速信号u、转向角信号a、车身垂向加速度信号x及悬架动行程信号z；5)确定工况因子G，方法是：如果任意时刻转向角信号a的绝对值满足|a|≥a₀或任意时刻汽车加速度信号b的绝对值满足|b|≥b₀，则认定当前工况为危险工况，工况因子G＝1；否则，认定当前工况为安全工况，工况因子G＝0；6)构建状态观测器，观测未能测得的车身垂向速度信号X、车身与车轮垂向相对速度信号V₂及车轮相对路面的位移信号Z₁；7)计算路况因子G，判断路况等级；8)根据参考基数、车身垂向加速度信号X、悬架动行程信号Z、车轮相对路面的位移信号Z₁及实时计算得到的路况因子G、工况因子R，建立自适应最优控制策略，并构建自适应最优控制函数；9)运用粒子群迭代寻优的方法，设定自适应变异算法，以自适应最优控制函数作为适应度函数，确定最优阻尼分配系数α₂；10)计算实际主动控制力F和直线电机控制电流I；11)根据实际控制力F计算实际阻尼分配系数α₃，并将实际阻尼分配系数信号α₃通过Can总线传输给路况识别模块作为新的反馈阻尼分配系数信号α₁，成为下一次路况识别的参数之一，具体计算公式如下：其中，α₃为反馈的阻尼分配系数信号，F为实际主动控制力，C₂为初始天棚阻尼系数，V₁为车身垂向速度信号，V₂为车身与车轮垂向相对速度信号；12)通过直线电机控制电流I对集成直线电机式主动悬架的直线电机实施控制，获得当前时刻最佳悬架主动控制力，转步骤4)。