[发明专利]车辆悬架的滑模控制方法

摘要

车辆悬架的滑模控制方法，属于车辆控制领域。为了解决现有的控制方法应用于车辆磁流变悬架存在减振效果不理想的问题。本发明将最优控制与滑模控制相结合，形成基于平顺性能指标的最优滑模控制，控制器能根据最优控制指标确定滑模切换面方程，使系统沿着切换面运动，从而系统获得了最优性能以及良好的变工况鲁棒性。本发明还进一步将最优滑模控制得到的悬架质心加速度和质心俯仰角加速度分别乘以相应的系数，作为底层控制的目标。最后将PSO‑模糊PI应用到解耦悬架的底层控制中，从而实现车辆磁流变悬架的分层控制，这样通过底层控制算法分别得到前后悬架的控制阻尼力，能够进一步提升控制效果。本发明用于车辆悬架的控制。

主权项

1.车辆悬架的滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、针对半车4自由度车辆模型进行动力学分析，并确定状态方程：状态向量X＝(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆,x₇,x₈)^T，其中x₁＝z₁₁‑q₁,x₂＝z₂₁‑q₂,x₃＝z₁₂‑z₁₁,x₄＝z₂₂‑z₂₁,为X的一阶导数；输入向量U^*＝[F₁,F₂,q₁,q₂]^T；输出向量为：Y＝(y₁,y₂,y₃,y₄,y₅,y₆)^T式中：y₂＝z₁₁‑q₁,y₃＝z₂₁‑z₁₁,y₄＝z₁₂‑z₁₁,y₅＝z₂₂‑z₂₁,输出方程为：Y＝CX+DU^*式中：z₂₁、z₂₂分别为前、后悬架与车身连接点的垂直位移；l₁、l₂分别为车身质心O至前、后车轴的距离；θ为俯仰角；z₃为车身质心的垂向位移；m₁、m₂、m₃分别为前、后非簧载质量与簧载质量；I为车身绕质心的俯仰转动惯量；z₁₁、z₁₂分别为前、后非簧载质量垂向位移；c₁、c₂别为前、后悬架的等效阻尼系数；k₁₁、k₂₁、k₁₂、k₂₂分别为前、后轮胎与前、后悬架的等效刚度系数；F₁、F₂分别为前、后悬架半主动期望控制力；F₃、F₄分别为通过控制器求得的前、后悬架半主动控制力；q₁、q₂分别为前、后车轴的路面随机激励；v为车速；f₀为下截止频率；n₀为参考空间频率；G_n(n₀)为路面不平度系数；w为路面白噪声信号；步骤2、基于磁流变悬架平顺性能指标的最优滑模控制：选择的悬架综合性能指标J：式中：T为车辆运行的总时间；t表示时间变化；δ₁，δ₂，δ₃，δ₄，δ₅和δ_θ为(z₁₁‑q₁)²，(z₂₁‑q₂)²，和的加权系数；构建最优滑模流形函数并选择用线性滑模趋近率并求出理想控制向量为：U＝‑(KB₁)^‑1(KA+λK)X＝U₁+U₂式中U₁＝‑(KB₁)^‑1KAX,U₂＝‑(KB₁)^‑1λKX；根据理想控制向量实现车辆悬架的控制。