[发明专利]一种主动悬架控制器的设计方法

说明书

本发明提供一种主动悬架控制器的设计方法，涉及车辆悬架控制技术领域，包括以下步骤：S1：建立基于半车的主动悬架动力学模型；S2：确定主要的控制目标；S3：建立含有轴距预瞄信息、执行器时滞和故障容错的主动悬架系统闭环控制模型；S4：确定在有限频域范围内的闭环系统渐进稳定、干扰抑制性能所需满足的条件；S5：建立系统稳定的矩阵不等式；S6：求取状态输出反馈控制增益，从而得到车辆主动悬架控制器。本发明以提高有限频域内的悬架系统多目标控制的整体性能为目的，建立含有有限频域约束的静态输出反馈控制器，并考虑了轴距预览、执行器时滞和故障容错的影响，求解系统控制器，对车辆状态进行有效的控制，提高了乘坐舒适性和车辆平顺性。

技术领域

本发明涉及车辆悬架控制技术领域，尤其涉及一种主动悬架控制器的设计方法。

背景技术

车辆悬架系统是车辆的重要组成部分，对保证车辆的操纵稳定性、平顺性和路面承载能力有着至关重要的影响。然而，车辆悬架系统的各项性能指标往往互相矛盾。因此，需要一种最优控制策略，以最大限度地提高主动悬架的整体性能。而H_∞控制方法能够很轻松地处理约束控制问题，有效地保证悬架的理想性能。因此，基于H_∞算法的主动悬架控制引起了广泛的研究兴趣。

执行器的时滞和故障是主动悬架系统控制中的一个关键问题，它会影响闭环系统的稳定性。因此，在主动悬架控制器的设计中应考虑时滞和故障容错的影响。以往的主动悬架系统的控制在考虑了执行器时滞与执行器故障容错问题时，未考虑有限频域和预览信息的影响。

由于共振的存在，人体对4-8Hz之间的垂直振动更加敏感，考虑有限的频率约束是合理的。获取预览信息的方法有两种，即前瞻预览和轴距预览。前瞻预览可以控制所有的车轮，而轴距预览更安全，展示更好的性能。由于激光传感器的成本较高，且前瞻预览有时会有不可靠的信息，因此广泛采用轴距预览策略来获取预览信息。

综上所述，急需发明一种含有轴距预览信息的多目标频域约束的主动悬架控制器的设计方法。

发明内容

本发明提供一种主动悬架控制器的设计方法，解决了现有主动悬架控制器的设计中没有考虑有限频域和轴距预瞄的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种主动悬架控制器的设计方法，所述设计方法包括以下步骤：

S1、分析车辆动力学特点，建立基于半车的主动悬架动力学模型；

S2、分析主动悬架的性能要求，确定主要的控制目标；

S3、根据道路轮廓预览信息和执行器故障容错，建立含有预瞄信息和容错的主动悬架系统闭环控制模型；

S4、确定闭环系统渐进稳定、干扰抑制性能、闭环系统控制输出所需满足的条件；

S5、根据整车悬架控制系统闭环控制模型，采用李雅普诺夫稳定性分析法建立系统稳定的矩阵不等式；

S6、根据所确定的条件和对矩阵不等式进行线性化所得式，求取状态输出反馈增益，从而得到车辆主动悬架控制器。

优选地，所述S1建立的主动悬架动力学模型为：

其中，A、B₁、B₂、C分别是系统状态方程中的系数矩阵；

优选地，所述S2中，主动悬架的主要控制目标包括乘车品质、悬架行程约束、抓地能力和执行器饱和；

优选地，所述S3中，含有预瞄信息和容错的主动悬架控制模型的建立方法为：