[发明专利]主动悬架支持向量机广义逆复合控制器及其构造方法

权利要求书

1.主动悬架支持向量机广义逆复合控制器，其特征在于：包括悬架系统、传感器、最优控制器、推力控制器、两个积分器、支持向量机、扩展的电路逆变器、直线电机、内部惯性力检测模块；

所述传感器安装在悬架系统上，用于在线提取悬架振动过程中的振动信号并发送至最优控制器，最优控制器的输入端与传感器相连，输出端与线性闭环控制器的输入端相连，线性闭环控制器的输出端分别直接、通过一个积分器、通过两个积分器和支持向量机的输入端相连，扩展的电路逆变器的输入端与支持向量机的输出端相连，输出端与直线电机的输入端相连，直线电机的输出端分别连接至内部惯性力检测模块和悬架系统，内部惯性力检测模块的输出端连接至支持向量机；

所述推力控制器构成线性闭环控制器，所述两个积分器和支持向量机共同构成支持向量机逆，所述扩展的电路逆变器和直线电机共同构成复合被控对象，所述复合被控对象、悬架系统、传感器共同构成主动悬架系统，所述线性闭环控制器、支持向量机逆、复合被控对象、内部惯性力检测模块共同构成支持向量机逆复合控制器，所述支持向量机逆和主动悬架系统共同构成伪线性系统；

所述最优控制器的输入为悬架振动信号，所述线性闭环控制器的输入为最优控制力                                                ，所述支持向量机逆的输入为推力的二阶导数，所述复合被控对象的输入为直线电机在d、q轴下的电流i_d、i_q，所述悬架系统的输入为推力。

2.根据权利要求1所述的主动悬架支持向量机广义逆复合控制器，其特征在于：所述扩展的电路逆变器由Park逆变换、Clark逆变换、电流逆变器依次串联构成。

3.根据权利要求1或2所述的主动悬架支持向量机广义逆复合控制器，其特征在于：所述悬架振动信号包括悬挂质量垂直振动加速度、悬架动行程和轮胎变形量。

4. 根据权利要求1或2所述的主动悬架支持向量机广义逆复合控制器，其特征在于：所述支持向量机采用高斯核函数作为内积核函数。

5.主动悬架支持向量机广义逆复合控制器的构造方法，具体包括如下步骤：

（1）组成直线电机式主动悬架系统：将复合被控对象、传感器和悬架系统共同作为一个整体组成直线电机式主动悬架系统，该复合被控对象以直线电机在d, q轴下的电流i_d, i_q为输入，直线电机的电磁推力F为输出；

（2）作整个主动悬架系统的等效：等效为两输入单输出的非线性系统，主动悬架系统的输入变量为直线电机在d, q轴下的电流，输出变量为直线电机的实际电磁推力F；

（3）设计最优控制器：安装在悬架上的传感器采集悬挂质量垂直振动加速度、悬架动行程、轮胎变形量这三个量，最优控制器综合车辆平顺性和操纵稳定性的评价指标以及控制能量消耗量u的大小这两个因素，取综合性能指标函数：

式中：q₁、q₂、q₃和r为加权系数，其大小代表了各个性能指标在综合性能函数中的权重；越小，车辆平顺性越好；和，它们越小，操稳性越好；

（4）构造支持向量机逆：采用支持向量机加两个积分器构造支持向量机逆，支持向量机采用的内积核函数为高斯核函数，支持向量机的向量系数和阀值将在下一步的离线学习中确定；支持向量机的第一个输入为支持向量机逆的第一个输入，其经第一个积分环节为支持向量机的第二个输入，所述第二个输入再经第二个积分环节为支持向量机的第三个输入，支持向量机的第四个输入为内部惯性力检测模块的反馈，支持向量机的输出即为支持向量机逆的输出；

（5）确定支持向量机的各个向量系数和阀值：选择推力给定信号最为学习激励信号，将选定的阶跃激励信号加到直线电机式主动悬架系统的输入端，采集d, q轴下电流信号和实际推力信号，对得到的实际推力F进行离线求一阶导数以及二阶导数，从而构成支持向量机逆的训练样本用构成的训练样本集对支持向量机进行训练，确定支持向量机的各个权系数；

（6）形成伪线性系统：将离线训练好的支持向量机配上两个积分构成的支持向量机逆，与直线电机式主动悬架系统串接复合，形成推力二阶的伪线性子系统；

（7）作出线性闭环控制器：对得到的推力二阶伪线性子系统进行闭环控制器设计，依据线性系统的设计方法对伪线性系统分别作出推力控制器，闭环控制器采用的设计方法包括线性系统理论中的比例积分微分PID、极点配置、二次型指标最优设计方法；

（8）形成支持向量机逆复合控制器：最终形成的支持向量机逆复合控制器包括支持向量机逆与线性闭环控制器两部分，根据不同控制要求采用不同的硬件或软件实现。