[发明专利]一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法

说明书

本发明公开了一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法，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；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；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；设置MPC控制器控制量的约束，若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；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。

技术领域

本发明涉及半主动空气悬架控制技术，具体涉及一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法。

背景技术

随着消费者对汽车舒适性的要求逐渐提高，空气悬架因其良好的刚度和阻尼特性开始得到了广泛的应用，为了进一步提高车辆性能，空气悬架内部各执行机构之间的协同控制是研究重点。专利CN202011521864.X将MPC控制应用于电控空气悬架，但是仅限于对车高进行控制，控制效果单一。专利CN105082920B实现了互联空气悬架阻尼和车高的协同控制，但是控制系统过于复杂，且控制对象为普及率较低的互联空气悬架，不适用于市面上常见的电控空气悬架。

综上所述，现有技术中针对空气悬架的车高和阻尼控制存在着协同性差问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法，基于MPC对空气悬架的车高与阻尼进行协同控制，进而提高了空气悬架系统的控制精度且适用于在任意工况下改善整车的行驶平顺性

本发明所采用的技术方案如下：

一种空气悬架的车高和阻尼协同控制方法，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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，状态权重矩阵Q_W表示为：