[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁流变智能车辆悬架混合半主动变结构控制方法，属于车辆悬架系统控制技术领域。

技术背景

车辆悬架系统对路面车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性和运行安全性等性能有着十分重要的影响。由于主动悬架的实现成本及性价比相对较高，且被动悬架又不能进行实时调节，因此，有必要采用半主动悬架。虽然应用新型磁流变阻尼器(Magneto-rheological damper，MRD)的智能车辆悬架半主动控制研究已得到广泛重视，但由于MRD的强滞环非线性和车辆负荷等运行参数的不确定性，使得该研究工作具有很强的挑战性。

现有半主动控制方法具体包括如下几个方面：1)一种针对“四分之一”MR车辆悬架系统的半主动滑模控制策略，即选择了一种理想的天棚半主动悬架系统作为参考模型，根据实际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，但不能有效地解决MRD滞环非线性控制等问题；2)一种基于H_∞控制方法的MR整车悬架系统的半主动控制策略，即将车厢质量作为系统的不确定参数，但不能有效地解决4个MRD的协调控制问题；3)一种针对“四分之一”MR车辆悬架系统的半主动神经网络控制策略，但仅在低频段有较明显的控制效果；4)一种针对“四分之一”MR车辆悬架系统非线性和参数不确定性的半主动自适应模糊控制策略，通过实际道路平顺性试验，发现其在低频段(1-3Hz)效果欠佳；5)一种针对“四分之一”MR车辆悬架系统的改进型半主动滑模控制策略，即应用MRD多项式滞环模型的逆模控制方法来补偿MRD的滞环非线性特性，但由于MRD多项式滞环模型的不精确性，使得控制效果一般。上述几种典型的鲁棒控制方法有力地推动了MR智能车辆悬架关于MRD滞环非线性和车辆运行参数不确定性的半主动控制研究，然而，上述方法虽针对“四分之一”MR车辆悬架子系统进行半主动控制研究，但尚缺乏对MRD滞环非线性控制和对车辆悬架MRD不对称悬架阻尼控制要求的系统解决办法，且离实际应用尚有较大距离。因此，有必要设计一种磁流变智能车辆悬架混合半主动变结构控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，针对MRD滞环非线性和车辆载荷的变化，提出一种针对“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。为整车4个MR悬架子系统的解耦控制研究打好基础。本发明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控制阻尼力对其理想阻尼力的实时跟踪控制。

本发明为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。

“四分之一”车辆悬架系统如附图1所示。在典型的模型参考控制系统中，要求将系统输入提供给参考模型，实际系统和参考模型的不同响应靠控制器来调节。然而，在车辆悬架系统的设计过程中，将路面激励信号提供给参考模型是非常困难的，因此本发明采用附图2所示的1自由度改进型天棚悬架系统作为参考模型。由于轮胎刚度几乎是悬架弹簧刚度的5倍，因此在悬架系统正常工作频率范围内，通常将非簧载质量的运动近似为路面输入，这样非簧载质量的状态变化可直接作为参考模型的输入，从而避免了直接测量路面输入信号x_i，其动力学方程表示为