[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种直线电机式主动悬架支持向量机逆控制器及其构造方法，适用于直线电机式主动悬架的解耦控制，属于汽车减振控制技术领域。 

背景技术

近几十年来，可控悬架系统得到了学术界和工业界的广泛关注。相比于不可控的半主动/被动悬架系统，可控悬架系统根据车辆当前的行驶工况和路况对其车身特性实行自适应控制，因而可提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。主动控制悬架系统的关键就是作动器。随着电磁减振材料和电控技术的快速发展，以及在电动车开发趋势的影响下，车辆电磁悬架技术的理论研究逐渐深入，并得到了一些商业化应用。

直线式电机在车辆悬架上的应用必须考虑悬架尺寸和运动学、动力学特性，因此，直线式电机作动器多设计成圆筒形。捷克理工大学Stribrsky 等人利用Copley Controls 公司的三相同步直线电机TBX3810 作为力发生器，设计了用于车辆悬架的电磁作动器，并设计了鲁棒控制算法。葡萄牙阿尔加维大学Martins 等人研制了轴向磁化的圆筒型永磁直线作动器，通过双向切换控制电路进行电流控制。采用正弦激励信号进行试验，结果表明: 作动器电磁力与相电流基本成正比，故可通过控制相电流来控制电磁力。试验结果与仿真结果基本吻合，表明作动器能够产生悬架系统所需的主动控制力。这些电机作动器的优点包括输出力较大，响应快，效率高，具有回收电能的可行性；缺点是成本高，体积较大，供电系统电压要求较高。Seungho Lee 等人为其研制的直线式电机作动器设计了LQG 和模糊控制器，比较了不同控制策略的减振效果，通过单轮台架试验进行验证。

直线电机式主动悬架是一个多输入多输出的非线性、强耦合的系统，建立充分考虑直线电机动力学的主动悬架系统的非线性模型具有更强的实用价值。支持向量机是一种建立在统计学习理论基础上的机器学习方法，该方法具有坚实的数学和理论基础。支持向量机结构简单，性能优良，尤其是泛化能力明显提高，适合处理高维数据以及非线性问题。支持向量机算法最终转化为一个二次型寻优问题，理论上得到的解是全局最优解，解决了局部极值问题。因此，近年来受到了广泛的关注，主要应用于模式识别领域。基于支持向量机的控制算法近年来也取得了较大的发展，但未见应用于直线电机式主动悬架系统中。

发明内容

针对现有技术中直线电机式主动悬架存在的上述不足，本发明提供一种既可改善直线电机式主动悬架对参数变化以及扰动的适应性、鲁棒性，同时又能有效地提高各项性能指标，如质心加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷的支持向量机逆控制器及其构造方法。

本发明的技术方案是：

主动悬架支持向量机广义逆复合控制器，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。

进一步，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。

进一步，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。

进一步，支持向量机采用高斯核函数作为内积核函数。