[发明专利]基于主动悬架辅助的汽车防抱死制动系统的非线性鲁棒控制方法

摘要

基于主动悬架辅助的汽车防抱死制动系统的非线性鲁棒控制方法，属于非线性控制领域，解决了现有的基于门限值控制方法的汽车防抱死制动系统不能最优化缩短制动距离和导致车轮轮速波动的问题。所述方法包括分别建立平动车体的动力学方程、处于制动状态下的单个滚动车轮的数学模型和主动悬架的数学模型的步骤、设计基于障碍李雅普诺夫函数的防抱死制动系统的非线性鲁棒控制器的步骤、设计主动悬架控制器的步骤、确定所述非线性鲁棒控制器和主动悬架控制器的最优参数的步骤和同时采用最优参数的非线性鲁棒控制器和主动悬架控制器分别对汽车防抱死制动系统和主动悬架进行控制的步骤。本发明所述的方法适用于对汽车防抱死制动系统进行控制。

主权项

1.基于主动悬架辅助的汽车防抱死制动系统的非线性鲁棒控制方法，所述方法包括：步骤一、分别建立平动车体的动力学方程、处于制动状态下的单个滚动车轮的数学模型和主动悬架的数学模型；步骤二、根据平动车体的动力学方程和处于制动状态下的单个滚动车轮的数学模型，设计基于障碍李雅普诺夫函数的防抱死制动系统的非线性鲁棒控制器；步骤三、根据主动悬架的数学模型设计主动悬架控制器；步骤四、确定所述非线性鲁棒控制器和主动悬架控制器的最优参数；步骤五、同时采用最优参数的非线性鲁棒控制器和主动悬架控制器分别对汽车防抱死制动系统和主动悬架进行控制；所述步骤一包括：步骤A、在忽略整车平动时受到的坡度阻力和空气阻力的情形下，根据牛顿第二定律，建立1/4整车在平动时的动力学方程：其中，F_μ为车轮—路面利用附着力，m为1/4车体的质量，为车体加速度；步骤B、建立处于制动状态下的单个滚动车轮的数学模型：其中，R为车轮有效滚动半径，T_b为车轮的制动力矩，T_f为滚动阻力矩干扰，J为车轮组件转动惯量，ω为车轮旋转角速度；步骤C、建立主动悬架的数学模型：其中，z_s为悬架垂向位移，k_s为悬架刚度，z_w为轮胎垂向位移，c_s为悬架阻尼系数，u为主动悬架作动力，m_w为车轮质量，k_w为轮胎刚度，z_r为路面垂直位移；其特征在于，步骤二包括：步骤D、建立轮胎模型：其中，μ为路面利用附着系数，λ为车轮滑移率，v为整车车速，F_Z为轮胎所受垂向载荷，c₁、c₂和c₃均为轮胎模型系数，其取值与路面类型有关：当路面类型为湿沥青时，c₁、c₂和c₃分别为0.587、33.822和0.347；当路面类型为干混凝土时，c₁、c₂和c₃分别为1.1973、25.168和0.5373；当路面类型为干鹅卵石时，c₁、c₂和c₃分别为1.3713、6.4565和0.6691；当路面类型为冰雪时，c₁、c₂和c₃分别为0.1946、94.129和0.0646；根据公式(4)对λ求偏导：将代入到公式(7)中：由公式(2)可得：将公式(9)代入到公式(8)中：其中，0<T_f<α，α为外界扰动力矩的最大值；步骤E、令作为状态变量x₁的控制目标，并定义跟踪误差为：z₁趋近于0，x₁∈(‑ε,ε)，ε为常数；根据对数型李雅普若夫函数V对状态变量x₁进行约束：其中，k_b为对数型李雅普诺夫函数参数；令k_b＝ε，并根据公式(12)对V进行求导：将公式(8)、公式(9)和公式(11)代入到公式(13)中，得到所述非线性鲁棒控制器的模型：将T_b作为系统控制输入，并设计为：其中，sgn(γ(z₁))为自变量为γ(z₁)的符号函数，k为非线性鲁棒控制器输入调节参数，k>0。