一種自適應主動懸架的控制方法及控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及汽車技術領域，特別是涉及一種自適應主動懸架的控制方法及控制裝 置。
【背景技術】
[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、減振器和導向 機構三部分組成，用來向車身傳遞地面給車輪的各種力及產生的力矩，以及降低由于路面 顛簸產生的振動，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定性來衡量， 目前傳統汽車一般采用被動懸架，懸架剛度和阻尼系數是固定的，但是這樣會帶來行駛平 順性和操縱穩定性之間的矛盾。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，則使得操縱穩定性變差。主動懸架是在被動懸架系統中附加控制阻尼作用力的 裝置，由執行機構、測量系統、反饋控制系統和能源系統四部分組成，由執行機構取代了被 動懸架的彈簧和減振器，可以針對不同的路面激勵進行控制。
[0003] 主動懸架一般采用最優控制算法，將懸架系統考慮為線性時不變模型，以車體速 度均方值作為評價指標，通過求解優化問題獲得使車體速度均方值達到最小的最優控制規 律。由于執行機構存在一定的非線性特性，因此單一的線性時不變模型不可避免的會帶來 建模誤差。

【發明內容】

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

8. 根據權利要求7所述的控制裝置，其特征在于，所述第一獲取模塊包括： 構建單元，用于構建一目標函數
其中，Q，R為加權矩陣或 者單位矩陣；-KiX，仏為第i個主動懸架系統執行機構的控制力，Ki為最優反饋矩陣， i= 1，2…N; 第三獲取單元，用于在使得目標函數J的值最小值的條件下，根據李卡提方程ATp+PA-PBI^BTp+Q= 0,獲取矩陣P，并根據所述獲取的矩陣P，獲取最優反饋矩陣1 = R_1BtP； 第四獲取單元，用于根據所述最優狀態反饋控制矩陣Ki=irATp，獲取第i個主動懸架 子系統模型對應的狀態反饋控制器模型。
9. 根據權利要求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，用于獲取實際車身上下振動速度以及第i主動懸架系統子模型預測到 的車身振動速度； 第六獲取單元，用于根據所述實際車身上下振動速度以及所述預測到的車身振動速 度，獲取第i個主動懸架系統的狀態反饋控制器的輸出誤差指標。
10. 根據權利要求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，用于獲取每個狀態反饋控制器的輸出誤差指標； 選擇單元，用于選擇輸出誤差指標最小的狀態反饋控制器。
【專利摘要】本發明提供一種自適應主動懸架的控制方法及控制裝置，其中，該方法包括：建立N個線性主動懸架子系統模型，其中，所述N為正整數；獲取所述N個主動懸架子系統模型對應的N個狀態反饋控制器模型；獲取所述N個狀態反饋控制器模型的輸出誤差指標；根據所述輸出誤差指標，選擇對應的狀態反饋控制器模型，以使得所述狀態反饋控制器模型控制主動懸架系統的執行機構。本發明的方案解決了主動懸架控制中存在的執行機構的非線性問題。
【IPC分類】B60G17-015
【公開號】CN104553660
【申請號】CN201410836289
【發明人】穆蘭, 張慧卿, 高強, 王炳永
【申請人】北京汽車股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月29日