[发明专利]一种基于T-S模糊模型的汽车主动悬架H∞切换控制方法

说明书

本发明提供了一种基于T‑S模糊模型的汽车主动悬架H∞切换控制方法。所述控制方法包括以下步骤，步骤(1)：根据主动悬架T‑S模糊模型，设计状态反馈模糊控制器和输出反馈模糊控制器步骤；步骤(2)：设计控制切换器。在状态可测时，控制切换器切换至状态反馈H∞控制器；在状态不可测时，切换至输出反馈H∞控制器。本发明有以下效果：利用T‑S模糊模型描述主动悬架，将非线性悬架系统进行局部线性转化，同时将H∞控制器结合T‑S模糊模型，设计状态反馈和输出反馈控制切换机制，有效地提升了主动悬架在复杂路况下的性能。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种基于T-S模糊模型的汽车主动悬架H∞切换控制方法。

背景技术

汽车悬架作为汽车制造中的重要部件，近年来在汽车产业的升级转型中扮演了中重要角色，而主动悬架逐渐成为了传统汽车升级转型的重点，伴随着电动汽车的普及，响应迅速、耗能低的主动悬架再次出现在普通乘用车中；特别是随着国家能源战略的转型，电动汽车被大面积推广，而电动车天生的优势使得主动悬架和电动车在电控、能耗和响应方面的搭配相得益彰。

传统汽车上搭载的主动悬架在利用机械部件驱动时，由于其效率低，结构复杂，因而未能大面积推广；而半主动悬架阻尼调节范围有限，不能满足更高品质的悬架控制要求；主动悬架系统的控制过程可以看作是悬架加速度、动静载荷比，动挠度等各项性能参数之间的动态选择过程，这些参数之间往往是冲突关系，主动悬架系统则可以通过不同的控制策略，有效的平衡这些因素：比如自适应控制、H∞控制、滑模控制、容错控制、模糊控制、神经网络控制等。

由于悬架的特殊性，通常以安全为第一目标，在此基础上在考虑舒适性等其他要求，因此鲁棒控制方法是最适合控制主动悬架的方法之一，而其中的H∞控制方法可以使用较少的控制变量和控制能量达到理想的控制效果，但是悬架系统作为复杂的非线性系统，在其运行中，系统状态受到众多因素干扰，在系统状态不可测或是在无法排除干扰时，状态反馈控制则会带来较大的不确定性，因而状态反馈控制适用于场景简单，路面较平整的环境中；当主动悬架系统在复杂路况下，传感器采集的大量信息会带来较大的网络传输压力，且传感器和执行机构的时滞现象会带来严重的滞后性，使得主动悬架无法达到理想的控制效果，此时可以利用输出反馈控制简单高效的特性对主动悬架进行控制。

例如在专利号为CN 107168279 B的“一种基于H∞预演控制的车辆主动悬架系统的控制方法”中，利用提前测量的数据，结合H∞控制器来抵消控制系统的滞后性，减小扰动带来的影响。而数据的重复采集和传输同样带来了新的时延和不确定性，同时也增加了控制的复杂程度，综上所述，探索主动悬架更优秀的控制方法是该领域技术人员需要不断完善的问题。

发明内容

针对目前主动悬架的标准H∞控制性能不足、控制效果差的问题，本发明提供了一种基于T-S模糊模型的汽车主动悬架H∞切换控制方法，使得该方法控制的主动悬架有更加优秀的性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于T-S模糊模型的汽车主动悬架H∞切换控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

(1)设计状态反馈模糊控制器和输出反馈模糊控制器；

(2)设计控制切换器；

状态反馈模糊控制器建立过程如下过程如下：

根据牛顿第二定律推导出如下表达式：

式中m_s簧载质量，m_u为非簧载质量(轮胎、轮毂、制动卡钳、悬架连杆等)，u为执行机构的主动控制力，k_s和c_s分别为悬架弹簧的刚度和阻尼，k_t和c_t分别代表轮胎的刚度和阻尼，z_s和z_u分别为簧载质量和非簧载质量的位移，z_r是路面输入位移；