[发明专利]基于参考模型的主动悬架反演控制方法

说明书

本发明涉及汽车主动悬架控制技术领域，具体涉及基于参考模型的主动悬架反演控制方法，首先，建立1/4车辆二自由度主动悬架试验台架的动力学模型；其次，基于天棚‑地棚阻尼控制方法建立理想的被动控制悬架系统模型，将其作为后续反演控制设计的参考模型；然后，将路面激励下参考模型的输出作为参考信号，基于李雅普诺夫理论设计一种模型参考反演控制算法，并将其应用于主动减振控制，以此实现对理想被动悬架系统减振性能的逼近。最后，选取一种典型的路面激励形式，对主动减振控制方法进行验证。基于参考模型的反演控制策略能有效抑制车身垂直运动，减小车身垂直加速度，同时在一定程度上减小了轮胎变形量，改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性。

技术领域：

本发明涉及汽车主动悬架控制技术领域，具体涉及基于参考模型的主动悬架反演控制方法。

背景技术：

汽车悬架系统作为汽车底盘系统的重要组成部分，起到隔离乘客与来自路面的振动和冲击的作用，是汽车的重要减振部件，其性能的优劣直接关系到车辆的乘坐舒适性与操作稳定性。汽车悬架系统主要可分为三类：被动悬架、半主动悬架和主动悬架。如图14所示，主动悬架在被动悬架的基础上添加传感器，控制器以及作动器。作动器与之前的被动悬架的弹性元件为并联关系，主动悬架通过传感器对汽车实时信息进行采集后，通过控制器对信息进行分析处理及计算，然后将控制指令发送给作动器，令作动器输出一个适应当前车辆行驶状态的主动力来对整个悬架系统进行调整。主动悬架系统同其他两种悬架系统相比往往更加灵活且有效，因此主动悬架系统得到了国内外学者广泛而深入的研究。然而在大多数文献中，对主动悬架控制器的设计往往是基于所建立的线性或非线性模型来进行的。事实上悬架系统是一个典型的非线性系统，且悬架系统在实际运作过程中，其悬架参数会在一定范围内变化，这些参数的不确定性会影响所设计控制器的性能。因此针对主动悬架控制器设计过程中如何克服悬架系统中的非线性特性和不确定性对控制器控制效果造成的影响的研究就显得十分关键。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容：

本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供基于参考模型的主动悬架反演控制方法，具有设计合理，能有效抑制车身垂直运动，减小车身垂直加速度，同时在一定程度上减小轮胎变形量，改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性等优点。

本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：

基于参考模型的主动悬架反演控制方法，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：

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：