[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

说明书

本发明公开了一种基于运动图式的磁流变悬架半主动控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：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，得到车身垂直位移、侧倾角、俯仰角的预测值；步骤2，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。本发明引入灰色预测系统对车辆姿态进行预测，可以补偿悬架减振系统的时滞，提高实时性。

技术领域

本发明属于车辆控制技术领域，涉及磁流变悬架控制领域，特别涉及一种基于运动图式的磁流变悬架半主动控制方法及系统。

背景技术

越野性能是指车辆在复杂路面上的通过性，是车辆机动性的一个重要指标。随着越野车辆应用领域的扩展，其所处的环境可能是一个未知或不完全可知的危险环境，可能既有岩石，又有坑洼，而且也可能是松软、崎岖不平的地形，地质条件复杂。这种非结构化环境给越野车辆的通过性能带来不利影响。

磁流变半主动悬架能够根据路面激励和车身状态实时调节其阻尼特性，使车辆始终处于最佳减振状态，可改善车辆操作稳定性和乘车舒适性,已成为汽车工业界的研究开发的热点。磁流变悬架使用的磁流变阻尼器具有阻尼连续可调、动态范围宽、响应速度快、功耗低等特点，是振动控制中非常有应用前景的智能器件。

磁流变悬架系统的控制策略需要与车辆动力学紧密结合。完整的悬架控制包括车身姿态控制和车体振动控制。国内外对现有磁流变悬架系统的控制主要集中在车辆的振动控制，包括天棚阻尼控制、PID控制、最优控制、神经网络控制、模糊控制等，这些控制方法多是属“事后控制”，这些控制方法在多数情况下对于系统控制有效，但由于系统的惯性，很难完全做到真正的实时控制，而且通常无法考虑车身姿态控制。如车辆刹车或者急加速导致车身俯仰现象，车辆转弯时导致侧倾现象。此外，由于磁流变阻尼器固有的非线性特性，利用这些装置实现高系统性能的一个具有挑战性的方面是需要开发能够利用其独特特性的精确模型和控制算法，并能够将其集成于智能硬件系统中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于运动图式的磁流变悬架半主动控制方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明引入灰色预测系统对车辆姿态进行预测，可以补偿悬架减振系统的时滞，提高实时性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种基于运动图式的磁流变悬架半主动控制方法，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。

本发明的进一步改进在于，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，n＝1，2，...，k；