轮上方车体垂直振动位移z-tsin识六个自抗扰控制器的控制输 出，其中，i = l，.. .6,来控制车体的垂直振动加速度和俯仰角。之所以选择 Sin梦《ζ-/逆作为控制对象，其原因在于:本发明需要对坦克的振动效果进行控制，而 坦克的振动效果直接与各负重轮上方车体垂直振动位移有关，故本发明以各负重轮上方车 体垂直振动位移r-/; sin w ? z-/，作为控制对象进行研究；各负重轮上方车体垂直振动位 移Μ越小，坦克的振动效果越好。
[0040] 由于步骤三中令xi = z，4=史；所以二，令Ah =匕；根据 公式(3 )，进行变换，获得积分串联型模型：
[0042] 其中，（1、（3、（5、（7』9和(11分别代表六个负重轮上方车体的垂直振动位移;表达式 P(X1， X2. . .X16)代表系统内部扰动和外部扰动的总和，称为总和扰动;表达式T(m，u2.. .U6) 代表虚拟控制量；
[0043] 式中，PPP6及Ti-Ts均为线性组合：
[0044]
[0045] 需要指出的是:之所以将公式转换成- .，.其原因在于：
[0046] 由于公式(3)是一个多输入多输出的系统，故:设一典型多输入-多输出系统如公 式(6)所示：
[0048]该系统是ν输入-V输出系统，控制量的放大系数bij是状态变量和时间的函数 〇/·々·〇,假定矩阵
[0050] 可逆，我们把系统控制量之外的模型部分/付-电，…/2…叫 "动态耦合"部分，而把U =饵仏如)〃部分叫做"静态耦合"部分。
[0051] 记n= [Hi ri2."nv]T，f = [fi fv"fv]，u= [ui U2."UV]T，并引入"虚拟控制量" LZ =织/7冰，则这个系统方程变为：
[0053]则在这个系统中的任意通道I的输入输出关系为
[0055]即第i通道上的输入为Ui，而其输出为yi = ni，形成一个单输入单输出系统。这样每 一个通道的虚拟控制量也与被控输出yi之间是单输入-单输出的关系，即第I通道的被控输 出7:和虚拟控制量U:之间已被完全解耦了，而/^^^吃力则是作用于第工通道上"总 和扰动"，因此只要有被控量7:的目标值⑴且7:能被测量，那么在比和 71之间嵌入一个自 抗扰控制器就能够对yi进行控制。
[0056] 综上:对于任意的v输入-V输出的系统，在控制向量U和输出向量y之间并行地嵌入 v个自抗扰控制器就能实现多变量系统的解耦控制。这时，实际的控制量u= [m ?!2···?!ν]就 能由虚拟控制量U=[Ul U2…Uv]通过公式m:=及'知，水纟)DT决定出来。
[0057] 步骤五、利用自抗扰控制器进行仿真，对步骤四中获得的积分串联型模型进行自 抗扰控制;通过调节自抗扰控制器的观测器带宽和控制器带宽，通过比较扰动估计值对各 负重轮上方的总和扰动Pi-Ps的跟踪情况，判断车体是否达到理想的振动效果;若达到，获 取该状态下的虚拟控制量的实际值;否则，继续调节自抗扰控制器的观测器带宽和控 制器带宽；
[0058] 步骤六、根据步骤四中的公式(5)以及仿真结果获得的虚拟控制量的实际值，反解 算得到控制量U1 U2…U6的值;即:根据公式(14)，令虚拟控制输入ΤΓ i = Ti(Ul，U2. . .U6)，i = l ~6;
[0059]
[0060] 并在实际控制过程中，采用解算得到m UfU6的控制量，对主动悬挂系统进行控 制，其效果如图8所示。
[0061] 如图3至图6,为使用模糊控制与本发明的自抗扰控制的效果图；图7为实际扰动与 扰动估计值的对比效果，
[0062] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于自抗扰控制的坦克底盘主动悬挂系统的控制方法，其特征在于，包括： 步骤一、建立路面随机不平度时域模型； 步骤二、根据力学平衡原理，建立坦克底盘振动模型； 步骤Ξ、选取状态变量，并基于步骤一和步骤二建立的模型，建立坦克底盘主动悬挂系 统的状态方程;并且，根据坦克悬挂系统的性能指标要求，选定状态方程的输出变量； 步骤四、W坦克上的每个负重轮上方车体垂直振动位移作为控制输出，其中，所述每个 负重轮上方车体垂直振动位移为：Λ =Z-/,口；其中，Z为车身质屯、位移；φ为车身角位移，li 为第i个负重轮中屯、到车体中屯、的横向距离，化表示第i个负重轮上方车体的垂直振动位移； 根据步骤Ξ中获取的状态变量W及选定的状态方程的输出变量，代入巧=z-/游中，获得XI- li枯，且令C2i-1 = X1-1巧3 ;其中，XI、枯分别为Z和φ对应的状态变量;（2i-韵表示第i个负重轮上方 车体的垂直振动位移;将X广1ιΧ3 = ζ2ι-1代入步骤Ξ中建立的状态方程进行变形，并令台-1 =知， 获得积分串联型模型；所述的积分串联型模型的形式为4 =巧-V%…，.ν,,ΚΠ ",，":....，的):和 4-1=贫；其中，D为步骤S中选取的状态变量的个数;d为坦克负重轮个数瓜1为第i+1个 负重轮上方车体的垂直振动位移，ζ2ι-1为第i个负重轮上方车体的垂直振动位移，表达式P (X1，X2. . .XD)代表系统内部扰动和外部扰动的总和，称为总和扰动;表达式T(U1，U2. . .Ud)代 表虚拟控制量，X1，X2, . . .，XD分别代表各状态变量;U1，U2. . .Ud分别代表对应的负重轮上方 的实际控制量. 步骤五、利用自抗扰控制器进行仿真，对步骤四中获得的积分串联型模型进行自抗扰 控制;在调节自抗扰控制器的观测器带宽和控制器带宽过程中，比较扰动估计值对各负重 轮上方的总和扰动的跟踪情况，当达到理想的振动效果状态时，获取该状态下的虚拟控制 量的实际值； 步骤六、根据步骤四中获得的表达式T(U1，U2. . .Ud)W及仿真结果获得的虚拟控制量的 实际值，反解算得到控制量U1，U2,的值;并在实际控制过程中，采用控制量U1，U2,…， Ud，对主动悬挂系统进行控制。
【专利摘要】本发明公开了一种基于自抗扰控制的坦克底盘主动悬挂系统的控制方法。使用本发明的方法，能够在主动悬挂系统受自抗扰控制器的控制下，使坦克各负重轮上方车体垂直加速度和车体质心加速度等性能指标都符合指标要求。进而提高了驾驶员对坦克车辆的动力性、高度发挥车辆的机动性和灵活性，使主战坦克在战场上起到更大的作用。
【IPC分类】G05B13/04
【公开号】CN105573116
【申请号】CN201510922582
【发明人】夏元清, 许英伟, 蒲钒, 付梦印, 李春明, 邓志红, 任雪梅
【申请人】北京理工大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月14日