[发明专利]一种基于逆模型PID的主动悬架控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于逆模型PID的主动悬架控制系统，其特征在于，包括车身垂向振动加速度传感器、悬架控制器、电流控制器、执行器；

车身垂向振动加速度传感器固定于车身上，实时采集车身的垂向振动信号，根据建立的整车简化模型获得其频率响应曲线，并确定其逆模型的传递函数，确定逆模型的传递函数具体为：

设整车简化模型的传递函数方程为：

G₃(s)＝M₁(s)×M₂(s)×…×M_n(s)

其中，M₁(s),M₂(s),…M_n(s)分别为一阶、二阶和n阶模态所对应的传递函数，对于每个模态，其一般形式的传递函数表示为：

其中，n表示模态阶数；ξ_nz,ξ_pz表示各阶模态下的阻尼系数；ω_nz,ω_np表示频率，k_n对应模态的表示增益；s表示复数；

由模型逆的特点得到对应各阶模态下的逆模型

则基于多模态模型的降阶模型为：

取整车简化模型模态阶数为3，使其在仿真中近似只具有低阶模态；

设PID控制器的传递函数为C_pid，由闭环控制的特点可知，系统输出y_pid为：

其中，G_inv表示降阶模型；

悬架控制器根据整车简化模型和相关的逆模型求得PID控制的三个参数kp、ki、kd，并根据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，并发出控制指令；

执行器连接在车身与车轮之间；

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，使主动悬架始终工作在最佳状态。

2.一种权利要求1所述的基于逆模型PID的主动悬架控制系统中的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据整车简化模型，获取主动悬架控制系统的计算参数：

S2：通过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y，并根据整车简化模型获得其对应的频率响应曲线；

S3：确定逆模型的传递函数，具体为：

设整车简化模型的传递函数方程为：

G₃(s)＝M₁(s)×M₂(s)×…×M_n(s)

其中，M₁(s),M₂(s),…M_n(s)分别为一阶、二阶和n阶模态所对应的传递函数，对于每个模态，其一般形式的传递函数表示为：

其中，n表示模态阶数；ξ_nz,ξ_pz表示各阶模态下的阻尼系数；ω_nz,ω_np表示频率，k_n对应模态的表示增益；s表示复数；

由模型逆的特点得到对应各阶模态下的逆模型

则基于多模态模型的降阶模型为：

取整车简化模型模态阶数为3，使其在仿真中近似只具有低阶模态；

设PID控制器的传递函数为C_pid，由闭环控制的特点可知，系统输出y_pid为：

其中，G_inv表示降阶模型；

S4：计算PID控制的三个参数k_p、k_i、k_d；

S5：计算主动悬架的控制力：根据传感器所采集到的车身垂向振动加速度信号，利用逆模型的公式计算出悬架主动控制所需要的主动力，并发出控制指令；

S6：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，执行器在电流控制器的作用下将所需的主动力实时施加在悬架上，使主动悬架始终工作在最佳状态。