[发明专利]基于Backstepping的液压型主动悬架控制方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车减振控制技术领域，尤其涉及一种基于Backstepping的液压型主动悬架控制方法。

背景技术

自1954年GM公司的Fedrspiel-Labrosse在悬架设计中首先提出了主动悬架的思想以来，国内外学者在车辆悬架控制系统的研究方面作了大量的工作。世界各国的汽车行业目前也都将主动、半主动悬架列为重要的研究目标之一。早在1982年，Lotus公司就研制出了有源主动悬架系统，并被安装在瑞典Volvo公司的实验性汽车上。丰田汽车公司的Soarer车型采用了能分别对阻尼和刚度进行三级调节的空气悬架。1989年，丰田Celica车型上装置了真正意义上的主动油气悬架系统。尼桑公司的InfiniteQ45轿车上也装备了液压主动悬架。此外，保时捷、福特、奔驰等公司均在其高级轿车上装备有各自开发的主动悬架系统。

近十几年来，随着主动悬架在实际乘用车上的应用成功，有关其系统控制方法的研究更加引起学术界和工程界的关注。就已经报道的控制研究方法，几乎涉及到控制理论的所有分支，例如LQG控制，预瞄控制，自适应控制，H_∞控制和非线性控制等等。然而这些方法基本都是将全部性能要求加权后，合并为一个单一的目标函数，再得到一个最优控制器。

但是，对具体的实际问题，适当选择加权并不容易。另外，液压作动器往往被当作理想的环节抽象成一个主动控制，并没有考虑怎样实现或实际原件能否满足所需的控制力要求。而实际上，液压作动器产生作动力的能力严重依赖于车体的运动，而且液压作动器本身是高度非线性的，有着自身的饱和特性，理想化地抽象成一个主动控制是不切实际的。因此，建立充分考虑液压作动器动力学的主动悬架系统的非线性模型有更强的实用价值。此外，上述这些方法主要停留在实验室仿真，很难应用于实车控制。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于Backstepping的液压型主动悬架控制方法，用以解决目前常用的液压型主动悬架控制方法存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于Backstepping的液压型主动悬架控制方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：建立主动悬架系统模型；

步骤2：求取步骤1选择的主动悬架系统模型的状态反馈控制器；

步骤3：考虑主动悬架系统的执行机构的非线性，基于Backstepping技术获得主动悬架系统的控制律；

步骤4：计算干扰抑制水平和允许干扰输入能量的界。

所述选择主动悬架系统模型具体选择线性时不变LTI模型，即

其中，x∈Rⁿ和ξ∈R^m分别为线性子系统和非线性子系统的状态变量，非线性子系统的状态变量ξ是线性子系统的输入，且f和g满足g(x，ξ)＝diag{g₁(x，ξ₁)，g₂(x，ξ_m)，L，g_m(x，ξ_m)}，和分别为外部输入和控制输入，和分别为控制输出和约束输出；A、B_w、B_u、C₁、C₂、D₁、D_1u、D_2u为主动悬架系统模型的状态空间表达式的系数矩阵。

所述求取状态反馈控制器具体是：

步骤21：设定对系统输出和控制输入的约束为：|z_2i(t)|≤z_2i，max；其中，i＝1，2，L，p₂，t≥0；

步骤22：定义跟踪误差e＝ζ-ζ_d；

步骤23：将主动悬架系统模型转化为其中

步骤24：选择可调参数r，求解线性矩阵不等式LMI优化问题使得不等式