[发明专利]一种汽车主动悬架自适应控制方法

说明书

本发明公开了一种汽车主动悬架自适应控制方法，属于汽车工程技术领域。一种汽车主动悬架自适应控制方法，包括以下步骤：S1，设计系统的非线性动力学模型；S2，设计未知时变函数表示系统的不确定部分；S3，设计基于傅里叶级数的函数近似法估计未知时变系统函数；S4，设计自适应滑模控制系统。本发明，对系统的不确定部分进行在线估计，通过自适应滑模控制器在线计算控制力，能够更好地克服载荷与系统参数时变的影响，与传统PID控制的相比，大大提高了系统的减振控制性能。

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种汽车主动悬架自适应控制方法。

背景技术

车辆结构中的悬架系统，是影响驾驶操作性能与乘座舒适性的重要部分。不良的悬架系统设计，不仅让乘坐者感觉不舒适，也可能造成瞬间轮胎与地面脱离的状况，进而影响行车安全。传统的被动式悬架系统仅由弹簧与阻尼器等元件来储存和消散能量，在动态反应上有一定的设计特性限制，所以无法具备弹性的变化来应付车体因路面颠簸所产生的扰动，因此在弹性系数与阻尼系数的选择上格外重要，由于无外加控制力来抑制车体因路面颠簸所产生的扰动，其性能很难适应各种不同路况的变化。而主动式悬架系统除了具备传统悬架系统的弹簧与阻尼元件外，还具备能提供外加控制力的致动器，如油压缸、气压缸等，可以提供外加力来抑制车体振动，进而满足乘坐者所需要乘座舒适性与驾驶操控性。

应用控制策略对汽车悬架系统进行主动控制，使驾驶舒适度、车辆行驶安全性能得到极大提高，主要控制方法有以下几类：最优控制、基于LMI的H∞控制、滑模控制、自适应控制，反步(Backstepping)控制、模糊控制、神经网络控制器，学习计划控制算法等。遗憾的是，上述研究成果大都是以汽车悬架系统的精确数学模型为基础，在工程实际中系统的精确模型往往不易获得，且没有考虑悬架隔振系统载荷与参数的时变性、路面信息的不可预知性，这与工程实际中系统并不相符。

因此，研究载荷时变与参数不确定的汽车主动悬架的自适应控制方法具有重要的理论价值与实际意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中，汽车悬架系统的精确模型不易获得、悬架隔振系统载荷与参数的时变性与路面信息不可预知，从而无法高效、精准实现自适应控制的问题，而提出的一种汽车主动悬架自适应控制方法；通过建立系统的非线性模型，运用函数近似方法对系统的不确定部分进行在线辨识，自适应滑模控制控制器在线产生控制力，在汽车悬架系统主动控制中具有更好的减振效果。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种汽车主动悬架自适应控制方法，包括以下步骤：

S1，设计系统的非线性动力学模型；

S2，设计未知时变函数表示系统的不确定部分；

S3，设计基于傅里叶级数的函数近似法估计未知时变系统函数；

S4，设计自适应滑模控制系统。

优选的，在步骤S1中，包括以下步骤：

S101，设计汽车悬架系统的振动方程；

设，上层质量块m₁(t)为时变的隔振对象，下层质量块m₂，主动控制力F_k；

上层质量块与下层质量块的垂直位移分别为x₁、x₂，车辆行驶路面的垂直起伏为x_r；

上层弹簧的弹性系数为k₁，其弹簧力-位移之间关系为k₁(x₁-x₂)；下层弹簧的弹性系数k₂，上层阻尼器时变的阻尼系数c₁(t)；

由牛顿定律，得汽车悬架系统的振动方程