一种自适应主动悬架的控制方法及控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种自适应主动悬架的控制方法及控制装 置。
【背景技术】
[0002] 汽车的悬架装置为汽车车体和车轮之间的弹性支承，主要由弹簧、减振器和导向 机构三部分组成，用来向车身传递地面给车轮的各种力及产生的力矩，以及降低由于路面 颠簸产生的振动，提高舒适性。悬架性能主要通过汽车行驶的平顺性和操作稳定性来衡量， 目前传统汽车一般采用被动悬架，悬架刚度和阻尼系数是固定的，但是这样会带来行驶平 顺性和操纵稳定性之间的矛盾。如果悬架刚性较大，则路面颠簸感明显，舒适性下降；悬架 刚性较小，则使得操纵稳定性变差。主动悬架是在被动悬架系统中附加控制阻尼作用力的 装置，由执行机构、测量系统、反馈控制系统和能源系统四部分组成，由执行机构取代了被 动悬架的弹簧和减振器，可以针对不同的路面激励进行控制。
[0003] 主动悬架一般采用最优控制算法，将悬架系统考虑为线性时不变模型，以车体速 度均方值作为评价指标，通过求解优化问题获得使车体速度均方值达到最小的最优控制规 律。由于执行机构存在一定的非线性特性，因此单一的线性时不变模型不可避免的会带来 建模误差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种自适应主动悬架的控制方法及控制装置，能够解决目前 单一的线性时不变模型带来建模误差，不能解决主动悬架控制中存在的执行机构的非线性 问题的问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种自适应主动悬架的控制方法， 其中，包括：
[0006] 建立N个线性主动悬架子系统模型，其中，所述N为正整数；
[0007] 获取所述N个主动悬架子系统模型对应的N个状态反馈控制器模型；
[0008] 获取所述N个状态反馈控制器模型的输出误差指标；
[0009] 根据所述输出误差指标，选择对应的状态反馈控制器模型，以使得所述状态反馈 控制器模型控制主动悬架系统的执行机构。
[0010] 其中，建立线性主动悬架子系统模型的步骤包括：
[0011] 步骤a，根据牛顿第二定律，获取主动悬架子系统模型的动态方程
【主权项】
1. 一种自适应主动悬架的控制方法，其特征在于，所述方法包括： 建立N个线性主动悬架子系统模型，其中，所述N为正整数； 获取所述N个主动悬架子系统模型对应的N个状态反馈控制器模型； 获取所述N个状态反馈控制器模型的输出误差指标； 根据所述输出误差指标，选择对应的状态反馈控制器模型，以使得所述状态反馈控制 器模型控制主动悬架系统的执行机构。
2. 根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，建立线性主动悬架子系统模型的步 骤包括： 步骤a，根据牛顿第二定律，获取主动悬架子系统模型的动态方程
其中，mi* 1/4车身质量;m2为单个轮胎质量；Z(l为由于路面不平导 致的单个轮胎与地面接触部分沿空间坐标轴Z轴方向的位移；Zl为由于路面不平导致的位 于单个轮胎与车身之间的弹簧沿空间坐标轴Z轴方向的变形量；22为由于路面不平导致的 车身沿空间坐标轴Z轴方向的位移；z3为由于路面不平导致的单个轮胎沿空间坐标轴Z轴 方向的变形量；z4为由于路面不平导致的单个轮胎和与地面接触部分相对的上部位移； 为轮胎刚度；U为主动悬架系统执行机构的控制力，a为控制力比例系数； 步骤b,定义状态变量Xi=Z=Z2,x3=Z3,x4 =Z4，V=Zd,则上述动态方程表 示为
，获取主动悬架子系统的模型为 x = AX + BU + W(t) .
3. 根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，获取主动悬架子系统模型对应的状 态反馈控制器模型的步骤包括： 步骤c,构建一目标函数
其中，Q，R为加权矩阵或者单位 矩阵办=-KiX，Ui为第i个主动悬架子系统模型执行机构的控制力，K,为所述控制力的最 优状态反馈控制矩阵，i= 1，2…N; 步骤d，在使得目标函数J的值为最小值的条件下，根据李卡提方程ATp+PA-PBRlTp+Q=〇,获取矩阵P，并根据所述获取的矩阵P，获取最优状态反馈控制矩阵1=RIT; 步骤e，根据所述最优状态反馈控制矩阵1=Rlt获取第i个主动悬架子系统模型 对应的状态反馈控制器模型。
4. 根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，获取所述状态反馈控制器模型的输 出误差指标的步骤包括： 步骤f，获取实际车身上下振动速度以及第i主动悬架子系统模型预测到的车身振动 速度； 步骤g，根据所述实际车身上下振动速度以及所述预测到的车身振动速度，获取第i个 主动悬架子系统模型的状态反馈控制器模型的输出误差指标。
5. 根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述输出误差指标，选择对 应的状态反馈控制器模型的步骤包括： 获取每个状态反馈控制器模型的输出误差指标； 选择输出误差指标最小的状态反馈控制器模型。
6. -种自适应主动悬架的控制装置，其特征在于，包括： 建立模块，用于建立N个线性主动悬架子系统模型，其中，所述N为正整数； 第一获取模块，用于获取所述N个主动悬架子系统模型对应的N个状态反馈控制器模 型； 第二获取模块，用于获取所述N个状态反馈控制器模型的输出误差指标； 选择模块，用于根据所述输出误差指标，选择对应的状态反馈控制器模型，以使得所述 状态反馈控制器模型控制主动悬架系统的执行机构。
7. 根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述建立模块包括： 第一获取单元，用于根据牛顿第二定律，获取主动悬架子系统的动态方程
其中，1/4车身质量;m2为单个轮胎质量；Z(l为由于路面不平导 致的单个轮胎与地面接触部分沿空间坐标轴Z轴方向的位移；Zl为由于路面不平导致的位 于单个轮胎与车身之间的弹簧沿空间坐标轴Z轴方向的变形量；22为由于路面不平导致的 车身沿空间坐标轴Z轴方向的位移；z3为由于路面不平导致的单个轮胎沿空间坐标轴Z轴 方向的变形量；z4为由于路面不平导致的单个轮胎和与地面接触部分相对的上部位移； 为轮胎刚度；U为主动悬架系统执行机构的控制力，a为控制力比例系数； 第二获取单元，用于定义状态变量Xi=Zi，X2 =Z2,X3=Z3,X4 =Z4，v=Zd，则上 述动态方程表示为
，获取主动悬架子 系统的模型为+ ^ + 其中，
8. 根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述第一获取模块包括： 构建单元，用于构建一目标函数
其中，Q，R为加权矩阵或 者单位矩阵；-KiX，仏为第i个主动悬架系统执行机构的控制力，Ki为最优反馈矩阵， i= 1，2…N; 第三获取单元，用于在使得目标函数J的值最小值的条件下，根据李卡提方程ATp+PA-PBI^BTp+Q= 0,获取矩阵P，并根据所述获取的矩阵P，获取最优反馈矩阵1 = R_1BtP； 第四获取单元，用于根据所述最优状态反馈控制矩阵Ki=irATp，获取第i个主动悬架 子系统模型对应的状态反馈控制器模型。
9. 根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述第二获取模块包括： 第五获取单元，用于获取实际车身上下振动速度以及第i主动悬架系统子模型预测到 的车身振动速度； 第六获取单元，用于根据所述实际车身上下振动速度以及所述预测到的车身振动速 度，获取第i个主动悬架系统的状态反馈控制器的输出误差指标。
10. 根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述选择模块包括： 第七获取单元，用于获取每个状态反馈控制器的输出误差指标； 选择单元，用于选择输出误差指标最小的状态反馈控制器。
【专利摘要】本发明提供一种自适应主动悬架的控制方法及控制装置，其中，该方法包括：建立N个线性主动悬架子系统模型，其中，所述N为正整数；获取所述N个主动悬架子系统模型对应的N个状态反馈控制器模型；获取所述N个状态反馈控制器模型的输出误差指标；根据所述输出误差指标，选择对应的状态反馈控制器模型，以使得所述状态反馈控制器模型控制主动悬架系统的执行机构。本发明的方案解决了主动悬架控制中存在的执行机构的非线性问题。
【IPC分类】B60G17-015
【公开号】CN104553660
【申请号】CN201410836289
【发明人】穆兰, 张慧卿, 高强, 王炳永
【申请人】北京汽车股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日