[发明专利]一种汽车主动悬架系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种汽车主动悬架系统的控制方法。

背景技术

汽车主动悬架系统是近年来的研究热点，它的基本作用是改善驾驶舒适度和增强车辆的操控性。大体上说，汽车悬架可以被分为三类：被动悬架、半主动悬架和主动悬架。被动式悬架由基本的弹簧和阻尼构成，被放置在车身和车桥之间。由于改善驾驶舒适度或增强车辆操控性的能力是互相制约的一对性能，因此，被动悬架只能改善两个性能指标之一，能力有限。半主动悬架系统具有可变性的阻尼特性，在控制能力上可以提供很大的改善，但是，由于是无源操作，改善能力依然有限。

主动悬架系统在改善驾驶舒适度和车辆操控能力上有很大潜力，因此这个领域近些年收到广泛的关注。主动悬架系统除了支撑车身重量的基本功能外，主要作用还包括隔离路面不平带来的振动、最大程度的使轮胎和路面接触以确保车辆行驶的安全性。主动悬架中，执行器被平行放置在车身与车轮之间，它可以增加和耗散系统的能量，使悬架系统可以稳定车身姿态，降低由于刹车、转向以及路面不平所带来的影响，增加驾驶舒适度和安全性。

由于执行器同悬架平行放置，因此悬架的位移行程应该满足一定的限制，即当增加驾驶舒适度的同时，悬架工作位移应该保持在允许的范围内。此外，从车辆行驶的安全性角度考虑，悬架的设计应该使系统的动载小于静载，进而增强轮胎的接地性。然而，这些性能指标是互相冲突的，例如，提升驾驶舒适度同时会带来更大的悬架位移和更小的轮胎接地概率。

针对设计中存在的性能折中问题，许多主动悬架控制方法被提出，在经典控制中，使用极点配置和LQG方法来达到控制目的，但是，方法的基础是所有的非线性动态都需要被忽略；线性系统鲁棒控制中，H_∞控制和H₂控制或其二者的结合给了一种多目标控制的可行方案，但是，所处理的模型要求是线性的，且在高频情况下，未建模不确定性将出现，造成控制的误差。现有悬架控制技术的不足之处主要有以下几点：

一、设计模型较为简单。目前汽车主动悬架系统的研究，主要将弹簧、阻尼和执行器考虑为理想装置，得到近似的线性模型，然而实际上，主动悬架系统为经典的非线性系统，过多的近似导致控制精度降低；

二、目前汽车悬架控制多为单目标控制。而对于悬架系统，控制重点是在保证主要性能指标(驾驶舒适度)得到最优化的同时，兼顾其他的性能(悬架行程限制和安全性能保证)，即所谓的多目标控制。具体可以表述为：如何在车辆保证行驶安全的同时，最大程度的改善驾驶舒适度，而在此过程中各种约束(悬架行程限制，轮胎动静载比率)可以得到满足。而现有设计多为针对其中某一指标进行优化，属于单目标控制；

三、无法应对外界不确定干扰及未建模动态。在汽车主动悬架控制中，车身质量、车轮弹性系数等参数的不确定性导致了建模的不精确，产生未建模动态项，若不加以考虑，会造成较大的设计误差。当非线性系统未建模动态及外界不确定扰动存在时，传统线性控制策略往往有一定的局限性。

发明内容

本发明为解决现有悬架控制技术设计模型较为简单，且多为单目标控制，无法应对外界不确定干扰及未建模动态的问题，进而提出一种汽车主动悬架系统的控制方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的具体步骤如下：

步骤一、建立非线性主动悬架模型，根据牛顿第二定律，悬架系统的动力学方程为：

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