[发明专利]基于遗传算法优化的模糊PID主动悬架控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法优化的模糊PID主动悬架控制系统及方法，涉及悬架控制技术领域，通过遗传算法对模糊规则进行优化，使得模糊控制器对于PID控制的参数更加合理，本发明的主要技术方案为：本发明的主动悬架控制系统包括信息采集单元、信息处理单元和控制器，基于该系统实现的主动悬架控制方法主要为，控制器接收从信息处理单元传输的预处理信号，经控制器的上层控制器通过遗传算法获得模糊规则，在根据模糊规则以及结合控制器的下层控制器实现对悬架控制。本发明主要应用于优化控制主动悬架控制系统及方法。

技术领域

本发明涉及悬架控制技术领域，尤其涉及一种基于遗传算法优化的模糊PID主动悬架控制系统及方法。

背景技术

在汽车技术的发展过程中，悬架设计一直是一个重点工作，悬架性能作为衡量汽车好坏的重要标准之一。传统的被动悬架，无法满足客户的需求，而主动悬架系统能够改变悬架刚度和阻尼，提高汽车整体的安全性，同时也提高乘客的乘坐舒适性，采用的主动悬架控制方法，比如模糊PID控制、天棚阻尼控制、滑模控制等。

目前，对于模糊PID控制，模糊控制的原理是将输入输出的参数模糊化，然后根据专家经验建立模糊控制规则库，控制器根据控制规则实现控制系统的模糊推理，最后将输出参数解模糊得到具体值。

然而，虽然合理的模糊规则以及隶属度函数能够使系统达到更加理想的控制效果。但是根据设计中的七个模糊状态变量(如负大、负中、负小、零、正小、正中、正大)以及双输入三输出可以得知，仅模糊控制规则就存在7⁵条，对于需要专家经验来确定模糊规则的模糊控制器来说，这是一个非常大的数值范围，那么寻优求解也是既费时又费力的，最终这都不利用对主动悬架的实施控制，从而大大降低行驶平顺性、操作稳定性和乘坐舒适性的驾驶体验。

发明内容

本发明提供一种基于遗传算法优化的模糊PID主动悬架控制系统及方法，主要目的在于通过遗传算法对模糊规则进行优化，最终使得模糊控制器对于PID控制的参数更加合理，最终更加有利于对悬架实施控制，从而确保行驶平顺性、操作稳定性和乘坐舒适性的驾驶体验。

为了达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

本申请第一方面提供了一种基于遗传算法优化的模糊PID主动悬架控制系统，该系统包括：

信息采集单元，设置在车身上，用于采集路况信息和车身信息，所述车身信息至少包括车身加速度、悬架动行程、车身的俯仰角和侧倾角，利用所述路况信息和所述车身信息生成第一信号；

信息处理单元，与所述信息采集单元连接，用于利用滤波器对所述第一信号执行预处理得到预处理信号，所述预处理信号包含当前路况特征和车身信息特征；

控制器，与所述信息处理单元连接，用于根据所述预处理信号实现控制驱动部件调整悬架本体的工作状态；所述控制器分为上层控制器和下层控制器，所述上层控制器为基于遗传算法模糊PID主动悬架力控制器；所述下层控制器将所述上层控制器输出的期望控制器转化为比例方向电磁阀所需的控制电压，所述比例方向电磁阀通过调节进出悬架流量实现所述上层控制器输出的期望控制力；其中，所述上层控制器通过遗传算法获得模糊规则，根据所述模糊控制规则以及结合所述下层控制器实现对悬架控制。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述系统还包括：加速度传感器，用于测量车身加速度；位移传感器，用于测量悬架动行程以及还用于测量位移去计算轮胎动静载比值；陀螺仪，用于测量俯仰角和侧倾角；激光雷达部件，用于测量路况信息并获取路面高程。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述轮胎动静载比值表示为

其中，m₁、m₂分别为簧载质量与簧下质量，x_u、x_r分别为运动过程中的轮胎位移以及由于地面起伏而产生的对悬架的输入位移，k_t为轮胎等效刚度系数，g为重力加速度；