[发明专利]汽车主动悬架系统的参数化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车主动悬架系统的参数化控制方法。

背景技术

悬架是汽车的重要组成部分之一，主要用于传递车体与车轮之间一切力和力矩，具有减振缓冲的功能。悬架系统对汽车行驶的安全性、通过性、平顺性、操纵稳定性、乘坐舒适性等多种性能都有很大影响，因此悬架系统一直是汽车设计和研究人员非常关注的问题。近几十年来，人们对悬架系统进行了大量的研究，以提高乘坐舒适性和驾驶舒适性和安全性。目前，汽车悬架已由传统的被动悬架发展到半主动悬架和主动悬架。

主动悬架能同时调节阻尼和刚度系数，在悬架中加入一个主动力发生器，可根据汽车的质量和地面的激励，自动产生相应的力与其平衡。在改善驾驶舒适性和车辆操控能力上有很大的优势。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。主动悬架的执行器被平放在车身和车轮之间，它可以增加和耗散系统的能量，式悬架系统可以稳定车身姿态，降低由于路面不平、刹车及转向等所带来的影响，增加了驾驶舒适度和安全性。主动悬架控制系统是典型的多目标控制系统。总的来说，汽车主动悬架系统的性能要求主要包括：1)驾乘的舒适度：降低隔离路面传递到人体的冲击和振动，以达到乘坐的舒适性；2)接地性：对驾车的安全性产生影响。

在实际系统的控制设计中，除了要保证的是系统的内部稳定和外部扰动抑制外，通常还要求实现对系统的其他的控制性能和目标。然而，对于这种多目标控制等更复杂的控制问题，采用控制器参数化是一个有效的、形式简单的方法。这种带参数的控制器不但能满足系统内部稳定和外部扰动抑制的需求，还能使系统实现更复杂的控制目标。

针对设计中存在的性能折中的问题，许多主动悬架控制方法被提出。在经典控制中，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_∞控制给出了一种多目标控制的可行方案，但是，其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。总的来说，现有的悬架控制技术不足之处主要有以下几点：

一、系统的建模简单且设计的控制器限制较多。当前绝大多数的主动悬架系统控制均采用四分之一汽车模型来建模；所设计的控制器限制较多，实现困难。

二、目前汽车悬架控制多为单目标控制。而汽车行驶稳定性是一个多目标控制，一个控制器不能够解决这多个目标的控制问题。

三、设计的控制器固化，无法应对外界不确定因素的影响。传统控制器设计是固定的，在外界状态变化时，控制器不能调节其内部参数，导致对汽车行驶稳定性控制不够精确。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种汽车主动悬架系统的参数化控制方法，该方法能够有效解决现有悬架控制技术设计模型较为简单，控制效果不佳，且控制目标单一，无法动态调节控制效果问题，进而能够精确有效地调节汽车行驶稳定性，提升驾驶舒适度，且该方法中参数化控制器的设计设计简单，易于实施。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种汽车主动悬架系统的参数化控制方法，包括以下步骤：S1：建立二分之一汽车主动悬架系统模型；S2：将所述二分之一汽车主动悬架模型系统转换为耗散Hamilton系统模型；S3：设计二分之一汽车主动悬架系统的参数化鲁棒控制器；S4：获取所述参数化鲁棒控制器的参数范围；S5：根据所述参数范围，调节所述参数化鲁棒控制器的参数以实现汽车行驶稳定性的优化控制。

另外，根据本发明上述实施例的汽车主动悬架系统的参数化控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述S1进一步包括：

建立汽车主动悬架系统的垂直和俯仰运动方程分别如式(1)和式(2)所示：

z_sf(t)＝z_c(t)-l₁θ(t) (1)

z_sr(t)＝z_c(t)+l₂θ(t) (2)

其中，z_sf(t)表示前车身位移，z_sr(t)表示后车身位移，l₁为前轮轴与车身质量的中心之间的距离，l₂为后轮轴与车身质量的中心之间的距离，θ(t)表示车身俯仰角，z_c(t)表示车身位移；