[发明专利]基于参考模型的主动悬架反演控制方法

权利要求书

1.基于参考模型的主动悬架反演控制方法，其特征在于，包括：

根据加拿大Quanser公司制造的1/4车主动悬架系统实验台架，建立1/4车主动悬架系统模型，根据牛顿第二定律，得到该模型的动力学方程：

式中，z_r的计算公式如下：

d(t)＝0.002sin2πt+0.002sin7.5πt

为了方便控制器设计，将主动悬架系统模型通过状态空间表示，写成如下形式：

其中，状态变量(x)、系统的输入(u)和输出变量(y)分别定义为：

根据方程(1)可以计算出A，B，C，D四个矩阵：

式中，m_s为簧载质量，m_us为簧下质量，k_s为悬架弹簧刚度，c_s为悬架阻尼系统，k_us为轮胎刚度，c_us为轮胎阻尼系数，z_s为车身垂直位移，z_us为轮胎垂直位移，表示车身垂直速度，表示轮胎垂直速度，表示车身垂直加速度，表示轮胎垂直加速度，z_r表示冲击路面激励，为z_r的一阶导数，z_s-z_us表示悬架动行程，z_us-z_r表示轮胎变形量，F_c表示控制器输出主动力；

为了便于控制器设计定义假定车身垂直位移有理想运动轨迹，根据反演控制理论定义误差e₁＝x_1d-x₁，其中x_1d为车身垂直位移的期望值，引入一个与系统状态相关的正定的李雅普诺夫函数来实现误差追踪的设计，当其导数为负定时，误差逐渐趋于零，选取第一个李雅普诺夫函数，

对V₁求导得，

取误差e₂＝x_2d-x₂，其中x_2d为x₂的期望值，取，

将式e₂带入式(6)得，

选取第二个李雅普诺夫函数，

对V₂求导得，

式中由方程(7)得，

将带入方程(10)得，

取控制器输出主动力F_C，

式中，k₁和k₂为控制器参数，k₁和k₂均为正数，车身垂直位移的期望值x_1d采用参考模型进行设计，参考模型设计：

在上述1/4车主动悬架系统模型的基础上设置控制器输出主动力F_C为0，同时在车身与虚拟天棚之间设置一个虚拟天棚阻尼(c_y)，轮胎与地面之间设置一个虚拟地棚阻尼(c_d)，z_sc为参考模型中车身垂直位移，z_usc为参考模型中轮胎垂直位移，取向上为正方向，根据牛顿第二定律得到参考模型的动力学方程：

将悬架系统通过状态空间表示，写成如下形式：

状态变量、系统的输入和输出变量定义为：

根据方程(14)可以计算出A_c，B_c，C_c，D_c四个矩阵：

将参考模型的输出z_sc作为车身垂直位移的期望值x_1d，即将x_1d＝z_sc，代入式(13)求得控制器输出主动力F_C。

2.根据权利要求1所述的基于参考模型的主动悬架反演控制方法，其特征在于，所述控制器参数k₁＝20，k₂＝20。