[发明专利]一种基于命令滤波的车辆主动悬架协调抗饱和控制方法

说明书

本发明公开了一种基于命令滤波的车辆主动悬架协调抗饱和控制方法，属于汽车控制领域，包括以下步骤：步骤一，建立二自由度非线性主动悬架模型；步骤二，根据步骤一所建立的悬架数学模型推理协调抗饱和控制器所需要的公式，并进行稳定性证明；步骤三，进行控制器参数调节和仿真结果对比。本发明可以解决车身垂直加速度和悬架动行程之间的冲突，有效的提高了乘坐舒适性和操作稳定性；本发明还可以解决主动力的饱和问题，有效的解决了执行器输出饱和给悬架系统带来的影响，从而显著提高了悬架的整体性能；并采用命令滤波的方式获取了虚拟控制的导数，使得控制器更有利于实际应用，取得更好的控制效果，能应用于悬架控制领域。

技术领域

本发明涉及汽车控制技术领域，尤其是一种基于命令滤波的车辆主动悬架协调抗饱和控制方法。

背景技术

因为主动悬架可以通过控制算法来控制输出的主动力，通过设计主动力可以有效的降低车身垂直加速度，悬架动行程以及轮胎的动静载荷比，相比于被动悬架和半主动悬架，主动悬架能够有效的提高车辆行驶的平顺性、行驶安全性等，因此主动悬架在汽车领域中逐渐取代了被动悬架和半主动悬架。

随着主动悬架的不断普及，其所带来的问题也值得对其进行深一步的研究，考虑主动悬架输出的主动力，由于实际中存在的诸多的不确定因素，不确定扰动等因素的影响，执行器要输出更大的主动力来减小外部扰动的影响，但是在实际应用中往往效果不理想，这是因为受到执行器幅值饱和的影响，如果不解决执行器幅值饱和的影响将会使得控制效果恶化。因此有必要考虑主动悬架的输出饱和问题。主动悬架是一个复杂的非线性动力学系统，所以建立合适的非线性主动悬架模型是很有必要的。由于车辆载重是一个变值，因此有必要考虑主动悬架中的不确定参数问题。主动悬架系统中，车身垂直加速度和悬架动行程两者之间存在冲突，当我们为了获得更好的乘坐舒适性降低车身垂直加速度时，悬架动行程的值就会变大，悬架动行程变大将会降低车辆的使用寿命，还会降低车辆的操作稳定性，因此有必要设计一种方法能够协调控制车身垂直加速度和悬架动行程。

现有的对于主动悬架车的研究方向应偏向于以下几点：

建立合适的非线性模型，建立合适的主动悬架模型对于进一步分析主动悬架的性能和控制器设计是很有必要的。

考虑主动悬架执行器的饱和问题，若执行器产生饱和，将会严重降低系统性能，会降低乘坐舒适性能，因此本专利中设计了辅助系统，通过设计抗饱和补偿器，有效的提高了车辆乘坐舒适性，操作稳定性和行驶安全性。

协调控制车身垂直加速度和悬架动行程，由于悬架动行程和车身垂直加速度的大小关系到操作稳定性和乘坐舒适性，但是车身垂直加速度与悬架动行程之间又存在冲突，因此本专利设计了一个非线性滤波器可以很好的切换控制车身垂直加速度和悬架动行程。

对不确定性的估计，车辆行驶过程中车辆的载重是一个变化量。因此考虑参数不确定性是很有必要的，传统的方法不能很好的解决不确定性所带来的影响。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于命令滤波的车辆主动悬架协调抗饱和控制方法，考虑了悬架系统中的不确定参数，通过设计抗饱和补偿系统和控制器，有效的解决了主动悬架系统中执行器输出饱和问题和车身垂直加速度和悬架动行程之间的冲突，采用自适应的方法解决了不确定性参数给系统带来的影响。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于命令滤波的车辆主动悬架协调抗饱和控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：建立二自由度非线性主动悬架模型；

步骤二：根据步骤一所建立的悬架数学模型推理协调抗饱和控制器所需要的公式，并进行稳定性证明；

步骤三：控制器参数调节和仿真结果对比。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤一包括以下步骤：

Ⅰ、根据牛顿第二定律建立主动悬架的动力学模型：