[发明专利]一种预规定瞬态性能的汽车主动悬架自适应控制方法

说明书

本发明涉及一种预规定瞬态性能的汽车主动悬架自适应控制方法，属于车辆工程领域。本发明首先建立半车主动悬架动力学模型；接着通过车载传感器测量计算得到汽车垂直方向位移和俯仰方向俯仰角；对控制目标即汽车垂直方向位移以及汽车俯仰方向俯仰角进行误差转化操作；结合转化后的误差，引入神经网络补偿悬架动力学模型不确定性对系统的影响，进而设计汽车在垂直方向以及俯仰方向运动的控制动作；对控制误差和系统递推向量进行滤波操作，提取参数估计误差；用包含参数估计误差的向量设计自适应律；判断激励条件是否满足，若满足则可根据估计参数计算未知汽车质量和转动惯量。本发明方法会大大提升汽车悬架的性能。

技术领域

本发明涉及一种预规定瞬态性能的汽车主动悬架自适应控制方法，属于车辆工程领域。

背景技术

现代车辆所提供给驾驶员及乘客的驾驶舒适度不仅仅取决于整车的控制性能，汽车主动悬架同样是保证汽车舒适度的关键部件之一。主动悬架通过增加可实时控制的有源力辅助弹簧阻尼元件主动抑制因路面颠簸所带来的振动冲击，提高车辆稳定性、安全性和乘坐舒适度。然而在实际汽车主动悬架系统模型中，模型参数不确定性和建模误差无法避免，这些因素的存在将会极大的削弱主动悬架的性能。自适应控制虽可通过在线调整参数，降低模型不确定性对系统性能的影响。但在实际应用中，传统自适应控制依然存在一些问题，限制了其实际应用。

首先，当被控系统存在扰动或噪声时，传统自适应控制会引起参数漂移和系统不稳定的问题，进而降低主动悬架系统的性能。虽然已有的e修正法、σ修正法可有效克服了参数漂移问题，但此类修正项无法实现未知参数准确估计，而在理论上只能证明系统被估计参数收敛到其真值附近邻域内而非真值本身。基于此设计的控制器在实际车辆系统中会弱化汽车主动悬架的性能。其次，现有自适应控制难以保证瞬态控制收敛性能，无法保证在不同颠簸程度路面条件下控制器依旧可以快速做出响应维持车身稳定，并将车身颠簸控制在预先规定的范围内。因此，现有针对汽车主动悬架设计的自适应控制方法中，解决定量设计自适应控制误差收敛的瞬态性能，保证系统未知参数(如：车重和转动惯量)准确估计等问题的解决办法并不多，这在一定程度上限制了主动控制汽车悬架的实际应用。

发明内容

本发明提供了一种预规定瞬态性能的汽车主动悬架自适应控制方法，将预设瞬态性能函数引入自适应控制时间中，并应用神经网络降低主动悬架模型不确定性对系统性能的影响，同时利用基于参数误差信息学习的自适应参数估计方法，构建基于参数误差信息的自适应学习律，进而更加准确地实时估计系统未知参数，解决传统自适应控制方法无法准确估计车辆未知参数、无法同时保证系统稳态和瞬态性能的问题，为提高车辆悬架系统控制精度、驾驶舒适度、安全性提供支持。

本发明的技术方案是：一种预规定瞬态性能的汽车主动悬架自适应控制方法，首先根据汽车动力学理论以及牛顿第二定律，建立半车主动悬架动力学模型；接着通过车载传感器测量计算得到汽车垂直方向位移和俯仰方向俯仰角；再对控制目标即汽车垂直方向位移以及汽车俯仰方向俯仰角进行误差转化操作；结合转化后的误差，引入神经网络补偿悬架动力学模型不确定性对系统的影响，进而设计汽车在垂直方向以及俯仰方向运动的控制动作；进一步对控制误差和系统递推向量进行滤波操作，提取参数估计误差，实现汽车垂直方向位移及俯仰方向俯仰角的瞬态、稳态控制，并满足主动悬架其他性能；用包含参数估计误差的向量设计自适应律；然后判断激励条件是否满足，若满足，根据估计得到的向量计算出汽车质量以及转动惯量的估计值；若不满足，则给路面扰动加入随机干扰，并返回重新测量。

所述方法的具体步骤如下：

Step1、建立半车主动悬架动力学模型：根据汽车动力学理论以及牛顿第二定律，对半车主动悬架进行受力分析，可得到半车主动悬架动力学模型如下：