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专利号: 2021106208982
申请人: 山东理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般车辆
更新日期:2023-10-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于参考模型的主动悬架反演控制方法,其特征在于,包括:根据加拿大Quanser公司制造的1/4车主动悬架系统实验台架,建立1/4车主动悬架系统模型,根据牛顿第二定律,得到该模型的动力学方程:为了方便控制器设计,将主动悬架系统模型通过状态空间表示,写成如下形式:其中,状态变量(x)、系统的输入(u)和输出变量(y)分别定义为:根据方程(1)可以计算出A,B,C,D四个矩阵:式中,ms为簧载质量,mus为簧下质量,ks为悬架弹簧刚度,cs为悬架阻尼系统,kus为轮胎刚度,cus为轮胎阻尼系数,zs为车身垂直位移,zus为轮胎垂直位移, 表示车身垂直速度,表示轮胎垂直速度, 表示车身垂直加速度, 表示轮胎垂直加速度,zr表示冲击路面激励,zs‑zus表示悬架动行程,zus‑zr表示轮胎变形量,Fc表示控制器输出主动力;

为了便于控制器设计定义 假定车身垂直位移有理想运动轨迹,根据反演控制理论定义误差e1=x1d‑x1,其中x1d为车身垂直位移的期望值,引入一个与系统状态相关的正定的李雅普诺夫函数来实现误差追踪的设计,当其导数为负定时,误差逐渐趋于零,选取第一个李雅普诺夫函数,

对V1求导得,

取误差e2=x2d‑x2,其中x2d为x2的期望值,取,将式e2带入式(6)得,

选取第二个李雅普诺夫函数,

对V2求导得,

式中 由方程(7)得,

将 带入方程(10)得,

取控制器输出主动力FC,

式中,k1和k2为控制器参数,k1和k2均为正数,车身垂直位移的期望值x1d采用参考模型进行设计,参考模型设计:

在上述1/4车主动悬架系统模型的基础上设置控制器输出主动力FC为0,同时在车身与虚拟天棚之间设置一个虚拟天棚阻尼(cy),轮胎与地面之间设置一个虚拟地棚阻尼(cd),zsc为参考模型中车身垂直位移,zusc为参考模型中轮胎垂直位移,取向上为正方向,根据牛顿第二定律得到参考模型的动力学方程:将悬架系统通过状态空间表示,写成如下形式:状态变量、系统的输入和输出变量定义为:根据方程(14)可以计算出Ac,Bc,Cc,Dc四个矩阵:将参考模型的输出zsc作为车身垂直位移的期望值x1d,即将x1d=zsc, 代入式(13)求得控制器输出主动力FC。

2.根据权利要求1所述的基于参考模型的主动悬架反演控制方法,其特征在于,所述冲击路面激励zr的计算公式如下:

3.根据权利要求1或2所述的基于参考模型的主动悬架反演控制方法,其特征在于,所述控制器参数k1=20,k2=20。