一種自適應(yīng)主動(dòng)懸架的控制方法及控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自適應(yīng)主動(dòng)懸架的控制方法及控制裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車的懸架裝置為汽車車體和車輪之間的彈性支承，主要由彈簧、減振器和導(dǎo)向 機(jī)構(gòu)三部分組成，用來向車身傳遞地面給車輪的各種力及產(chǎn)生的力矩，以及降低由于路面 顛簸產(chǎn)生的振動(dòng)，提高舒適性。懸架性能主要通過汽車行駛的平順性和操作穩(wěn)定性來衡量， 目前傳統(tǒng)汽車一般采用被動(dòng)懸架，懸架剛度和阻尼系數(shù)是固定的，但是這樣會(huì)帶來行駛平 順性和操縱穩(wěn)定性之間的矛盾。如果懸架剛性較大，則路面顛簸感明顯，舒適性下降；懸架 剛性較小，則使得操縱穩(wěn)定性變差。主動(dòng)懸架是在被動(dòng)懸架系統(tǒng)中附加控制阻尼作用力的 裝置，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和能源系統(tǒng)四部分組成，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)取代了被 動(dòng)懸架的彈簧和減振器，可以針對(duì)不同的路面激勵(lì)進(jìn)行控制。
[0003] 主動(dòng)懸架一般采用最優(yōu)控制算法，將懸架系統(tǒng)考慮為線性時(shí)不變模型，以車體速 度均方值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過求解優(yōu)化問題獲得使車體速度均方值達(dá)到最小的最優(yōu)控制規(guī) 律。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在一定的非線性特性，因此單一的線性時(shí)不變模型不可避免的會(huì)帶來 建模誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種自適應(yīng)主動(dòng)懸架的控制方法及控制裝置，能夠解決目前 單一的線性時(shí)不變模型帶來建模誤差，不能解決主動(dòng)懸架控制中存在的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的非線性 問題的問題。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種自適應(yīng)主動(dòng)懸架的控制方法， 其中，包括：
[0006] 建立N個(gè)線性主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型，其中，所述N為正整數(shù)；
[0007] 獲取所述N個(gè)主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型對(duì)應(yīng)的N個(gè)狀態(tài)反饋控制器模型；
[0008] 獲取所述N個(gè)狀態(tài)反饋控制器模型的輸出誤差指標(biāo)；
[0009] 根據(jù)所述輸出誤差指標(biāo)，選擇對(duì)應(yīng)的狀態(tài)反饋控制器模型，以使得所述狀態(tài)反饋 控制器模型控制主動(dòng)懸架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0010] 其中，建立線性主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型的步驟包括：
[0011] 步驟a，根據(jù)牛頓第二定律，獲取主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型的動(dòng)態(tài)方程
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自適應(yīng)主動(dòng)懸架的控制方法，其特征在于，所述方法包括： 建立N個(gè)線性主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型，其中，所述N為正整數(shù)； 獲取所述N個(gè)主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型對(duì)應(yīng)的N個(gè)狀態(tài)反饋控制器模型； 獲取所述N個(gè)狀態(tài)反饋控制器模型的輸出誤差指標(biāo)； 根據(jù)所述輸出誤差指標(biāo)，選擇對(duì)應(yīng)的狀態(tài)反饋控制器模型，以使得所述狀態(tài)反饋控制 器模型控制主動(dòng)懸架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，建立線性主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型的步 驟包括： 步驟a，根據(jù)牛頓第二定律，獲取主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型的動(dòng)態(tài)方程
其中，mi* 1/4車身質(zhì)量;m2為單個(gè)輪胎質(zhì)量；Z(l為由于路面不平導(dǎo) 致的單個(gè)輪胎與地面接觸部分沿空間坐標(biāo)軸Z軸方向的位移；Zl為由于路面不平導(dǎo)致的位 于單個(gè)輪胎與車身之間的彈簧沿空間坐標(biāo)軸Z軸方向的變形量；22為由于路面不平導(dǎo)致的 車身沿空間坐標(biāo)軸Z軸方向的位移；z3為由于路面不平導(dǎo)致的單個(gè)輪胎沿空間坐標(biāo)軸Z軸 方向的變形量；z4為由于路面不平導(dǎo)致的單個(gè)輪胎和與地面接觸部分相對(duì)的上部位移； 為輪胎剛度；U為主動(dòng)懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制力，a為控制力比例系數(shù)； 步驟b,定義狀態(tài)變量Xi=Z=Z2,x3=Z3,x4 =Z4，V=Zd,則上述動(dòng)態(tài)方程表 示為
，獲取主動(dòng)懸架子系統(tǒng)的模型為 x = AX + BU + W(t) .
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，獲取主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型對(duì)應(yīng)的狀 態(tài)反饋控制器模型的步驟包括： 步驟c,構(gòu)建一目標(biāo)函數(shù)
其中，Q，R為加權(quán)矩陣或者單位 矩陣辦=-KiX，Ui為第i個(gè)主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制力，K,為所述控制力的最 優(yōu)狀態(tài)反饋控制矩陣，i= 1，2…N; 步驟d，在使得目標(biāo)函數(shù)J的值為最小值的條件下，根據(jù)李卡提方程ATp+PA-PBRlTp+Q=〇,獲取矩陣P，并根據(jù)所述獲取的矩陣P，獲取最優(yōu)狀態(tài)反饋控制矩陣1=RIT; 步驟e，根據(jù)所述最優(yōu)狀態(tài)反饋控制矩陣1=Rlt獲取第i個(gè)主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型 對(duì)應(yīng)的狀態(tài)反饋控制器模型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，獲取所述狀態(tài)反饋控制器模型的輸 出誤差指標(biāo)的步驟包括： 步驟f，獲取實(shí)際車身上下振動(dòng)速度以及第i主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)到的車身振動(dòng) 速度； 步驟g，根據(jù)所述實(shí)際車身上下振動(dòng)速度以及所述預(yù)測(cè)到的車身振動(dòng)速度，獲取第i個(gè) 主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型的狀態(tài)反饋控制器模型的輸出誤差指標(biāo)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述輸出誤差指標(biāo)，選擇對(duì) 應(yīng)的狀態(tài)反饋控制器模型的步驟包括： 獲取每個(gè)狀態(tài)反饋控制器模型的輸出誤差指標(biāo)； 選擇輸出誤差指標(biāo)最小的狀態(tài)反饋控制器模型。
6. -種自適應(yīng)主動(dòng)懸架的控制裝置，其特征在于，包括： 建立模塊，用于建立N個(gè)線性主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型，其中，所述N為正整數(shù)； 第一獲取模塊，用于獲取所述N個(gè)主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型對(duì)應(yīng)的N個(gè)狀態(tài)反饋控制器模 型； 第二獲取模塊，用于獲取所述N個(gè)狀態(tài)反饋控制器模型的輸出誤差指標(biāo)； 選擇模塊，用于根據(jù)所述輸出誤差指標(biāo)，選擇對(duì)應(yīng)的狀態(tài)反饋控制器模型，以使得所述 狀態(tài)反饋控制器模型控制主動(dòng)懸架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述建立模塊包括： 第一獲取單元，用于根據(jù)牛頓第二定律，獲取主動(dòng)懸架子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程
其中，1/4車身質(zhì)量;m2為單個(gè)輪胎質(zhì)量；Z(l為由于路面不平導(dǎo) 致的單個(gè)輪胎與地面接觸部分沿空間坐標(biāo)軸Z軸方向的位移；Zl為由于路面不平導(dǎo)致的位 于單個(gè)輪胎與車身之間的彈簧沿空間坐標(biāo)軸Z軸方向的變形量；22為由于路面不平導(dǎo)致的 車身沿空間坐標(biāo)軸Z軸方向的位移；z3為由于路面不平導(dǎo)致的單個(gè)輪胎沿空間坐標(biāo)軸Z軸 方向的變形量；z4為由于路面不平導(dǎo)致的單個(gè)輪胎和與地面接觸部分相對(duì)的上部位移； 為輪胎剛度；U為主動(dòng)懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制力，a為控制力比例系數(shù)； 第二獲取單元，用于定義狀態(tài)變量Xi=Zi，X2 =Z2,X3=Z3,X4 =Z4，v=Zd，則上 述動(dòng)態(tài)方程表示為
，獲取主動(dòng)懸架子 系統(tǒng)的模型為+ ^ + 其中，

8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其特征在于，所述第一獲取模塊包括： 構(gòu)建單元，用于構(gòu)建一目標(biāo)函數(shù)
其中，Q，R為加權(quán)矩陣或 者單位矩陣；-KiX，仏為第i個(gè)主動(dòng)懸架系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制力，Ki為最優(yōu)反饋矩陣， i= 1，2…N; 第三獲取單元，用于在使得目標(biāo)函數(shù)J的值最小值的條件下，根據(jù)李卡提方程ATp+PA-PBI^BTp+Q= 0,獲取矩陣P，并根據(jù)所述獲取的矩陣P，獲取最優(yōu)反饋矩陣1 = R_1BtP； 第四獲取單元，用于根據(jù)所述最優(yōu)狀態(tài)反饋控制矩陣Ki=irATp，獲取第i個(gè)主動(dòng)懸架 子系統(tǒng)模型對(duì)應(yīng)的狀態(tài)反饋控制器模型。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述第二獲取模塊包括： 第五獲取單元，用于獲取實(shí)際車身上下振動(dòng)速度以及第i主動(dòng)懸架系統(tǒng)子模型預(yù)測(cè)到 的車身振動(dòng)速度； 第六獲取單元，用于根據(jù)所述實(shí)際車身上下振動(dòng)速度以及所述預(yù)測(cè)到的車身振動(dòng)速 度，獲取第i個(gè)主動(dòng)懸架系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制器的輸出誤差指標(biāo)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制裝置，其特征在于，所述選擇模塊包括： 第七獲取單元，用于獲取每個(gè)狀態(tài)反饋控制器的輸出誤差指標(biāo)； 選擇單元，用于選擇輸出誤差指標(biāo)最小的狀態(tài)反饋控制器。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自適應(yīng)主動(dòng)懸架的控制方法及控制裝置，其中，該方法包括：建立N個(gè)線性主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型，其中，所述N為正整數(shù)；獲取所述N個(gè)主動(dòng)懸架子系統(tǒng)模型對(duì)應(yīng)的N個(gè)狀態(tài)反饋控制器模型；獲取所述N個(gè)狀態(tài)反饋控制器模型的輸出誤差指標(biāo)；根據(jù)所述輸出誤差指標(biāo)，選擇對(duì)應(yīng)的狀態(tài)反饋控制器模型，以使得所述狀態(tài)反饋控制器模型控制主動(dòng)懸架系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的方案解決了主動(dòng)懸架控制中存在的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的非線性問題。
【IPC分類】B60G17-015
【公開號(hào)】CN104553660
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410836289
【發(fā)明人】穆蘭, 張慧卿, 高強(qiáng), 王炳永
【申請(qǐng)人】北京汽車股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日