[发明专利]一种轨道车辆及非线性悬架系统的控制方法、装置及系统

权利要求书

1.一种非线性悬架系统控制方法，其特征在于，包括：

依据非线性空气悬架系统的历史实验数据，建立非线性悬架系统模型；

采用扩张状态观测器对所述非线性悬架系统模型的状态变量和外部扰动进行观测，得到扩张状态观测器参数及对应的观测值；

根据所述扩张状态观测器参数和所述观测值建立所述非线性悬架系统的控制器，并通过所述控制器对所述非线性空气悬架系统进行控制；

其中，所述非线性悬架系统为二自由度非线性控制悬架系统；

其中，所述非线性悬架系统模型为：

其中：

m_s为簧载质量，m_u为非簧载质量，F_k为系统刚度，k₁、k₂、k₃均为系统的刚度系数；F_c为系统阻尼，bc₁为系统的阻尼系数，u为主动悬架的控制力，F_s为系统受到不确定的外部干扰，F_s小于D，D为正数，F_t为轮胎刚度，F_b为轮胎阻尼，k_t为轮胎刚度系数，k_b为轮胎阻尼系数，z_s为簧载质量的位移，z_u为非簧载质量的位移，z₀为路面输入激励，为簧载质量的速度，为簧载质量的加速度，为非簧载质量的速度，为非簧载质量的加速度；

所述采用扩张状态观测器对所述非线性悬架系统模型的状态变量和外部扰动进行观测的过程为：

根据所述非线性悬架系统模型建立所述非线性悬架系统的状态方程；

通过扩张状态观测器对所述非线性悬架系统的状态方程的状态变量和外部扰动进行观测；

所述非线性悬架系统的状态方程为：

e₁＝l₁-z_s

e₂＝l₄-z_u

其中，e₁和e₂均为系统的观测误差，θ＝m_s，θ∈Ω＝{θ:0＜θ_min＜θ＜θ_max}，Ω为一个集合范围，θ_min为集合范围最小值，θ_max为集合范围最大值，l₁为z_s的观测值，l₂为的观测值，l₃为F_s的观测值，l₄为z_u的观测值，l₅为的观测值，l₆为F_s的观测值，m_ii和b_i均为观测器参数，i∈[1,6]。

2.根据权利要求1所述的非线性悬架系统控制方法，其特征在于，非线性空气悬架系统为1/4车二自由度非线性控制悬架系统。

3.根据权利要求1所述的非线性悬架系统控制方法，其特征在于，所述根据所述扩张状态观测器参数和所述观测值建立所述非线性悬架系统的控制器的过程为：

根据所述非线性悬架系统模型建立所述非线性悬架系统的状态空间方程；

将所述扩张状态观测器参数和所述观测值作为控制器的输入参数，并根据所述状态空间方程建立控制器；

调节所述控制器的控制参数，得到多组控制结果，并根据各组控制结果确定出最优控制参数；

将所述最优控制参数下的控制器作为所述非线性悬架系统的控制器。

4.根据权利要求3所述的非线性悬架系统控制方法，其特征在于，所述非线性悬架系统的状态空间方程为：

其中，

x₁＝l₁＝z_s，x₃＝l₄＝z_u，ξ为控制器的控制参数。