[发明专利]一种主动悬架与主动转向集成系统及其鲁棒控制方法

说明书

本发明公开了一种主动悬架与主动转向集成系统及其鲁棒控制方法，主动悬架与主动转向集成系统包含传感器模块、主动悬架模块、主动前轮转向模块、主控制器、主动转向子控制器；传感器模块包括车速传感器、方向盘转角传感器、车身侧倾角传感器、横摆角速度传感器和垂直加速度传感器。本发明通过主动悬架模块控制车身侧倾角与车身垂直加速度，并通过主动转向模块保持驾驶员的驾驶意图，改善了车辆的操作稳定性和行驶平顺性。

技术领域

本发明涉及车辆工程设备控制技术领域，尤其涉及一种主动悬架与主动转向集成系统及其鲁棒控制方法。

背景技术

近年来，伴随着以集成电路为主导的新型电控设备产业的不断发展扩大，衍生出很多应用在汽车上的各种电控制新技术，如电动助力转向系统、主动转向系统、电子稳定系统、主动悬架系统等相继地应用到汽车上。这些不同子系统控制技术的应用使得汽车某些方面的性能得到了极大的提升，但同时也使汽车底盘系统变得越来越复杂，因此底盘集成控制成为了当今汽车动力学研究的重难点。

主动悬架系统通过对汽车垂向动力学实施主动控制可综合改善汽车的行驶平顺性，并且通过控制作用在车轮上的垂直载荷分布也可间接提高汽车的操纵稳定性。在轮胎的线性工作区域范围内，汽车主动前轮转向系统能将驾驶员的转向输入角和实际的前轮转角分离开来，并在驾驶员转向角输入的基础上叠加一个附加转向角，可用于优化汽车对驾驶员输入的响应或在紧急情况下提高汽车的操纵稳定性。然而，汽车的主动转向和主动悬架系统之间存在着轮胎力、动态载荷分布、运动关系以及结构参数和控制参数的相互耦合作用，两子系统之间必然存在着相互干扰。因此，为避免各子系统之间的相互冲突，有必要对主动悬架系统与主动转向系统进行集成控制以实现汽车综合性能最优。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种主动悬架与主动转向集成系统及其基于H_∞控制理论的鲁棒控制方法，以降低汽车各子系统间的相互干扰，改善汽车的操作稳定性与行驶平顺性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种主动悬架与主动转向集成系统，包含传感器模块、主动悬架模块、主动前轮转向模块、主控制器、主动转向子控制器；

所述传感器模块包括车速传感器、方向盘转角传感器、车身侧倾角传感器、横摆角速度传感器和垂直加速度传感器，分别用于测量车辆的车速、驾驶员输入的方向盘转角、车身侧倾角、横摆角速度以及车身垂直加速度，并将其传递给所述主控制器；

所述主控制器分别和传感器模块、主动悬架模块、主动转向子控制器相连，用于根据接收到的传感器信号求解得到车辆的各悬架作动力信号、理想横摆角速度信号与理想前轮转角信号，并将车辆的各悬架作动力信号传递给主动悬架模块、将理想横摆角速度信号与理想前轮转角信号传递给主动转向子控制器；

所述主动悬架模块与主控制器相连，用于根据接收到的车辆的各悬架作动力信号控制车辆四个车轮处的悬架作动力；

所述主动转向子控制器一端与主控制器相连、另一端与主动前轮转向模块相连，用于根据主控制器传递的理想横摆角速度信号与理想转角信号计算出目标前轮附加转角，并将目标前轮附加转角传递给所述主动前轮转向模块；

所述主动前轮转向模块，包括转向输入轴、双排行星齿轮机构、转向电机、减速机构、转向输出轴与齿轮齿条式转向器，用于根据接收到的目标前轮附加转角控制车辆的前轮转角；

所述双排行星齿轮机构包含两个输入端和一个输出端，其中，一个输入端通过所述方向盘转角传感器和所述转向输入轴的一端相连，另一个输入端和所述转向电机的输出端相连，输出端和所述减速机构的输入端相连；

所述转向电机和所述主动转向子控制器电气相连，用于根据接收到的目标前轮附加转角输出扭矩至所述双排行星齿轮机构；

所述转向输入轴的另一端和方向盘相连；