[发明专利]一种基于H∞ PID的主动悬架控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于H_∞PID的主动悬架控制系统的控制方法，其特征在于：主动悬架控制系统的控制方法，基于主动悬架控制系统，该主动悬架控制系统包括内环和外环，所述内环包括车辆、垂向振动加速度传感器、悬架控制器，所述外环包括电流控制器以及执行器，所述垂向振动加速度传感器、悬架控制器、电流控制器以及执行器顺次连接，所述垂向振动加速度传感器与车身固连，所述执行器安装于车身和车轮之间，所述外环用于根据不同的路面激励实现悬架的H_∞控制，内环用于实现期望主动力；

主动悬架控制系统的控制方法包括以下步骤：

S1、获取系统计算参数；

S2、获取车身垂向振动信号的频率分布区间：车身垂向振动加速度传感器实时采集车身的垂向振动加速度信号，并通过傅里叶变换得到路面信号频率分布区间；

S3、选择车辆整车模型：根据路面信号频率分布区间，选择车辆整车模型；a、当路面信号频率区间在0～10Hz时，车辆整车模型等效于单自由度系统；b、当路面信号频率区间在10～15Hz时，车辆整车模型等效于二自由度系统；c、当路面信号频率区间大于15Hz时，车辆整车模型等效于四自由度系统或更高自由度系统；

S4、计算PID控制的三个参数kp、ki、kd：悬架控制器根据车辆整车模型和相关的线性矩阵不等式求得PID控制的三个参数kp、ki、kd；

设悬架简化模型的状态空间为：

其中，x_p为系统的状态变量，y_p为测量输出变量，z_p为被控输出变量；

为了尽可能减小输出，得到：

引入一个新的控制器状态x_c＝u，令状态变量x＝[x_p x_q x_c]^T，测量输出和被控输出分别为y＝y_p,z＝z_p，干扰变量可得引入PID控制后的闭环系统为：

利用MATLAB的LMI工具箱可求得线性优化问题的解，即得到该主动悬架控制系统最优H∞性能求解问题的解：B₁K＝P^-1Q

其中，B₁、K、P、Q分别为矩阵；

S5、计算主动悬架的主动力：悬架控制器根据求得的PID控制的三个参数kp、ki、kd和车身垂向振动加速度传感器所采集到的车身垂向振动加速度信号，计算出悬架主动控制所需要的主动力，并向电流控制器发出控制指令；

S6、电流控制器控制执行器：电流控制器根据悬架控制器的控制指令实时控制执行器所需要的电流，执行器在电流控制的作用下将所需的主动力实时施加在悬架上；

S7、悬架始终工作在最佳状态：主动悬架控制系统根据路面信号频率不同，实时切换整车模型并计算最优的PID控制器参数，以保证悬架在各种不同路面上都可以达到理想的控制效果；

所述系统为主动悬架控制系统。

2.根据权利要求1所述的基于H_∞PID的主动悬架控制系统的控制方法，其特征在于：所述车身垂向振动加速度传感器用于实时采集车身的垂向振动加速度信号，并通过傅里叶变换得到其频率分布区间，根据该频率区间得到车辆整车模型。

3.根据权利要求1所述的基于H_∞PID的主动悬架控制系统的控制方法，其特征在于：所述车辆整车模型等效于单自由度系统、二自由度系统、四自由度系统或更高自由度系统。

4.根据权利要求1所述的基于H_∞PID的主动悬架控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤S1中的计算参数包括车轮质量、悬架刚度、悬架阻尼、轮胎刚度、车身质量、车身俯仰角、轮胎位移、车身位移、惯性矩、车身质心位置。