[发明专利]一种基于H∞ PID的主动悬架控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于H_∞PID的主动悬架控制系统及控制方法，控制系统包括内环和外环，内环包括车辆、垂向振动加速度传感器、悬架控制器，外环包括电流控制器以及执行器。主环根据不同的路面激励实现主动悬架的H_∞控制，内环控制执行器实现期望主动力。利用H_∞控制理论获得PID控制的相应参数，并使主动悬架始终工作在最佳状态。该主动悬架控制系统及方法利用H_∞控制理论获得PID控制的三个参数，很好地解决了PID控制效果好但参数调试困难的问题，并在各种不同路面上都可以达到理想的控制效果。

技术领域

本发明属于车辆悬架技术领域，具体涉及一种基于H_∞ PID的主动悬架控制系统及其控制方法。

背景技术

悬架一般由弹性元件、减振器和导向元件组成，是车辆上的重要组成部件之一，是车身和车桥或车轮之间一切传力连接装置的总称。

车辆在行驶过程中，由起伏不平的路面造成的各种冲击载荷传递到车身，造成车身的振动、俯仰和侧倾，悬架的作用是弹性地连接车桥和车架，迅速衰减路面对车身的冲击、吸收车体的振动、增强轮胎对地面的抓地性能，进而保证货物完整性和提高车辆的乘坐舒适性、行驶平顺性和操纵稳定性。

传统的悬架系统的刚度和阻尼系数，是按经验设计或优化设计方法选择的，一经选定后，在车辆行驶过程中就无法进行调节，这种悬架称为被动悬架。被动悬架的动力输出元件是弹性元件和阻尼元件，它们不能主动输出作用力，只有受到外部激励时才被动的产生作动力作用在车身和车轮上，从而达到缓冲和衰减振动的目的。为了克服被动悬架的不足，使悬架始终处于最优减振状态，需要在传统悬架系统中采用有源可控制的元件组成闭环控制系统。

但是现有的主动悬架控制系统对路面激励的抑制能力有限，其鲁棒性能也受到限制，为了进一步改善主动悬架的性能，将PID控制与H∞控制理论结合，利用闭环系统满足H∞性能计算出最优的PID参数，进而对主动悬架进行闭环控制，就需要设计一种易于实现且适用于各种不同路面的主动悬架控制系统及方法。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于H_∞ PID的主动悬架控制系统。

本发明的另一目的是提供一种基于H_∞ PID的主动悬架控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于H_∞ PID的主动悬架控制系统，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述悬架控制器用于根据车辆整车模型以及相关的线性矩阵不等式求得PID 控制的三个参数kp、ki、kd，并根据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，并发出控制指令。

优选地，所述电流控制器用于根据悬架控制器的控制指令实时控制所述执行器所需要的电流，执行器在电流控制器的作用下将所需的主动力实时施加在所述悬架上，以保证悬架始终工作在最佳状态。

一种基于H_∞ PID的主动悬架控制系统的控制方法，具体包括一下步骤：

S1、获取系统计算参数；