[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

说明书

本发明公开了一种轨道车辆及非线性悬架系统控制方法、装置、系统及计算机可读存储介质，该方法包括：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；通过本发明建立的控制器对非线性悬架系统进行控制能够使系统更加稳定，提高系统的平顺性、舒适性和安全性。

技术领域

本发明实施例涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种轨道车辆及非线性悬架系统的控制方法、装置、系统及计算机可读存储介质。

背景技术

空气悬架作为悬架装置的一种，具有传递作用力和缓冲冲击力的作用，其基本结构包括空气弹簧和减震器。现有空气悬架的控制策略是在假定系统的状态变量是可完全被传感器测量且完全没有任何问题的情况下建立的，但是在实际情况下，存在传感器故障、多种状态变量不能测量以及测量精度较低的问题，使得部分状态变量无法直接获取，并且在复杂的环境下，传感器所带来的数据问题有可能引发更严重的危害。因此，为了提高悬架系统的容错性与自抗扰能力，通过观测器对悬架系统进行观测后进行控制器的设计具有十分重要的意义。

目前，现有的基于观测器的控制研究，只考虑了线性悬架系统的情况，基于线性悬架系统建立的观测器功能单一，不能够观测系统的外部扰动，导致在采用所建立控制器对悬架系统进行控制时，悬架系统的平顺性、舒适性和安全性较差。

鉴于此，如何提供一种舒适性和安全性更高的轨道车辆及非线性悬架系统控制方法、装置、系统及计算机可读存储介质成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种轨道车辆及非线性悬架系统控制方法、装置、系统及计算机可读存储介质，在使用过程中能够使系统更加稳定，提高系统的平顺性、舒适性和安全性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种非线性悬架系统控制方法，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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；