[发明专利]一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法

权利要求书

1.一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤1：建立空气悬架整车动力学模型并进行线性化处理以及离散化处理；

步骤2：选取卡尔曼观测器作为整车观测器，利用卡尔曼观测器对整车状态信息进行处理；并将观测数据发送至MPC控制器；所述整车状态信息包括车身位移、车身速度，所述观测数据为簧上质量加速度、悬架动行程和轮胎动载荷；

步骤3：结合离散化的整车状态方程和观测数据制定MPC控制器的控制目标和成本函数，根据控制目标和成本函数输出悬架力F；

步骤4：设置MPC控制器控制量的约束，若步骤3中得到的悬架力满足约束，则将该悬架力输出为悬架系统的最优目标悬架力；

步骤5：根据MPC控制器输出的最优目标悬架力，确定可调阻尼减振器和车高充放气电磁阀的具体动作并反馈作用于整车，进而实现车高和阻尼协同控制。

2.根据权利要求1所述的一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法，其特征在于，所述控制目标W表示为：

W＝C_dWx[k]+D_duWu[k]+D_dωWω[k]

其中，x[k]是离散处理后整车各参数和各参数一阶导数矩阵，u[k]是离散处理后控制量矩阵，ω[k]是离散处理后路面位移矩阵；C_dW是x[k]项对应的状态矩阵，D_duW是u[k]项对应的状态矩阵，D_dωW是ω[k]项对应的状态矩阵。

3.根据权利要求1所述的一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法，其特征在于，所述成本函数J表示为：

其中，x[N]为终端状态，P为终端状态权重矩阵，W[i]为控制目标在采样周期内的状态矩阵；Q_W为状态权重矩阵；u[i]为控制量在采样周期内的状态矩阵；R_W为输入权重矩阵；N为交叉权重矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法，其特征在于，MPC控制器控制量的约束包括四轮位置处各可调阻尼减振器的阻尼力F_D的约束、车高充放气电磁阀的开闭对空气弹簧力F_H的约束。

5.根据权利要求4所述的一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法，其特征在于，四轮位置处各可调阻尼减振器的阻尼力F_D的约束范围表示为：

其中，F_Di为第i个轮胎处可调阻尼减振器的阻尼力，i∈[fl,fr,rl,rr]，代指整车的前左、前右、后左、后右四轮位置处；c_min c_max分别是阻尼系数的最小值和最大值；为悬架动行程的一阶导数。

6.根据权利要求4所述的一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法，其特征在于，车高充放气电磁阀的开闭对空气弹簧力F_H的约束范围可表示为：

ΔP_Hdi[k]S_0i≤F_Hi≤ΔP_Hci[k]S_0i

其中，ΔP_Hci[k]为空气弹簧在k时刻因充气引起的气压差；ΔP_Hdi[k]为空气弹簧在k时刻因放气引起的气压差；S_0i为充放气时空气弹簧的有效面积，F_Hi为第i个轮胎处空气弹簧力。

7.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法，其特征在于，基于最优目标悬架力，对于可调阻尼减振器的控制策略为：

最优阻尼系数c*与阻尼力F_D可表示为