[发明专利]一种基于运动图式的磁流变悬架半主动控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于运动图式的磁流变悬架半主动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将灰色预测系统接入悬架垂直速度、侧倾角速度、俯仰角速度的信号的输出端，实时补偿车辆滞后的振动姿态响应，输出车身垂直速度、侧倾角速度、俯仰角速度信号的预测值，得到车身垂直位移、侧倾角、俯仰角的预测值；

步骤2，建立整车磁流变悬架7自由度数学模型，基于整车磁流变悬架进行动力学分析，设计整车分姿态控制的运动图式控制器；

步骤3，将步骤1获得的预测值输入步骤2获得的运动图式控制器，获得期望控制力；

步骤4，将步骤3获得的期望控制力输入磁流变阻尼器逆模型，获得期望控制电压，基于期望控制电压实现磁流变悬架半主动控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于运动图式的磁流变悬架半主动控制方法，其特征在于，步骤1具体包括：

建立基于灰色理论的振动响应信号随机误差预测模型G(M,N)；其中，M表征灰色模型微分方程的阶数，N表征灰色模型中的变量个数；

建立GM(1,1)模型，设前期原始数据序列为：T⁰(k)＝{t⁰(1)，t⁰(2)，...，t⁰(k)}；其中，k0；采用指数方法处理，使其变成非负序列，表达式为，

采用一次累加法生成X¹(k)＝{x¹(1)，x¹(2)，...，x¹(k)}，其中，

定义x¹(n)的灰导数为d(n)＝x⁰(n)＝x¹(n)-x¹(n-1)；

得出信号背景值及背景系数值，表达式为z¹(n)＝ωx¹(n-1)+(1-ω)x¹(n),n＝2,3,…,k；其中，背景系数值ω∈[0,1]；

定义GM(1,1)的灰微分方程模型为d(n)+az¹(n)＝u，n＝2,3,…,k；

式中a，u均为方程系数，其白化方程为

通过最小二乘法求解白化方程得出系数a，u，[a,u]^T＝(B^TB)^-1B^TY，

式中T为转置符号；

按照公式求解原始数据序列：

建立预测模型

求解得出下一时刻信号预测值为

3.根据权利要求2所述的一种基于运动图式的磁流变悬架半主动控制方法，其特征在于，步骤2中，建立整车磁流变悬架7自由度数学模型的具体步骤包括：

车身垂向、侧倾、俯仰运动的动力学方程：

式中，M为整车车体质量，J_x、J_y分别为侧倾、俯仰转动惯量，θ为俯仰角，为侧倾角，a、b分别为前轮轮距的一半，l_f、l_r分别为前后轮轴至质心的距离；

悬架的输出力分别为：

式中，k1，k2，k3，k4悬架弹簧刚度，c1，c2，c3，c4粘滞阻尼系数，f1，f2，f3，f4可调阻尼力，Z_t1、Z_t2、Z_t3、Z_t4为非簧载质量位移，Z₁，Z₂，Z₃，Z₄为簧载质量位移；

各悬架作用点的垂向加速度和整车的垂向加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度表达式为：