一种主动悬架电磁作动器智能控制器的构造方法技术

本发明专利技术公开一种车辆底盘系统控制领域中的主动悬架电磁作动器智能控制器的构造方法，将d‑q轴电流解耦控制模块、限流控制模块、磁场定向控制模块、电压2/3变换模块、PWM调节模块、电压源逆变器、交流直线电机依次串接，与电流3/2标变换模块、扰动检测模块作为一个整体组成主动悬架电磁作动器，将支持向量机控制器参数优化模块、支持向量机控制器、优化控制器、鲁棒控制器和鲁棒控制器参数优化模块并联之后与速度给定模块和滤波跟踪误差模型共同构成抗干扰智能控制器，将外部扰动、电磁作动器的参数时变特性等效为电磁作动器的扰动变量，并采用支持向量机回归该控制器的非线性模型，有效提高了智能控制器的鲁棒性和实时性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车辆底盘系统控制领域，特别涉及底盘系统中主动悬架电磁作动器的控制器的构造方法。
技术介绍
悬架作为汽车底盘系统中的重要组成部分之一，其性能对汽车的操稳性、平顺性、以及汽车零部件寿命的使用性具有很大的影响。对于传统被动悬架而言，由于操稳性和平顺性无法兼顾，因此被动悬架的控制效果欠佳；半主动悬架由于只能消耗能量，而不能提供主动力，故其在操稳性和平顺性方面远不如主动悬架系统。主动悬架可以克服被动悬架和半主动悬架的不足，并可以有效改善汽车总体性能，然而主动悬架由于存在能耗高的不足之处，使其无法在市场上很好地推广。因此提出了采用直线式电磁作动器作为主动悬架的执行器，很好地解决了主动悬架能耗高的缺点。关于车辆主动悬架直线式电磁制动器的技术改进，主要集中在如何提高能量回收以及降低能耗的技术改进，然而对于直线式电磁制动器本身控制策略方面，仍然采用常规的控制技术。因此，为了从本质上解决主动悬架能耗高的难题，提高直线式电磁制动器的各项控制性能指标，如动态响应速度、鲁棒性和跟踪精度，需采用新的控制策略。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有主动悬架能耗较高的缺陷，提供一种主动悬架电磁作动器智能控制器的构造方法，所构造控制器能有效提高主动悬架直线式电磁作动器各项控制性能指标，特别是鲁棒性，从而从本质上降低主动悬架的能耗。本专利技术采用的技术方案是包括以下步骤：1)将d-q轴电流解耦控制模块、限流控制模块、磁场定向控制模块、电压2/3变换模块、PWM调节模块、电压源逆变器、交流直线电机依次串接，与电流3/2标变换模块、扰动检测模块作为一个整体组成主动悬架电磁作动器，电磁作动器以q轴控制电流iq和d轴控制电流id为输入，id＝0，以速度v为输出；建立电磁作动器的机械动力学方程为A和B分别是速度系数和电流系数，Γ为扰动；2)将速度给定模块输出的速度信号参考值vr与输出速度v相比较得到速度误差值ev，将速度误差值ev作为滤波跟踪误差模型的输入，滤波跟踪误差模型输出电流k1和k2分别为滤波跟踪误差模型系数；3)采用构成支持向量机控制器，将电流r分别作为支持向量机控制器的第一个输入和支持向量机控制器参数优化模块的输入，支持向量机控制器参数优化模块的输出是支持向量机的两个关键优化参数γ,σ，将γ,σ作为支持向量机控制器的第二个输入，支持向量机控制器的输出为电流采用来构建优化控制器，电流r作为优化控制器的输入，得到输出为电流采用G3＝δsign(r)来构建鲁棒控制器，电流r作为鲁棒控制器的第一个输入，采用来构建输入为鲁棒控制器参数学习率ηδ、输出为鲁棒控制器系数变量δ的一阶导数的鲁棒控制器参数优化模块，将一阶导数作为鲁棒控制器的第二个输入，得到鲁棒控制器的输出为电流4)将支持向量机控制器参数优化模块、支持向量机控制器、优化控制器、鲁棒控制器和鲁棒控制器参数优化模块并联之后与速度给定模块和滤波跟踪误差模型共同构成抗干扰智能控制器，将电流相结合构成q轴控制电流iq。进一步地，上述步骤3)中，将速度误差值ev作为积分型PD控制模块的输入，积分型PD控制模块输出q轴控制电流iq，对速度误差值ev分别求积分和求导得到∫ev(τ)dτ和对速度信号参考值vr求一阶和二阶导数得到和组成支持向量机的训练样本集离线训练得到支持向量机控制器，并得到支持向量机的实际输出i'q，该输出中包含扰动Γ的实际数值。本专利技术的有益效果是：1、通过构建优化控制器和支持向量机控制器分别来提高电磁作动器的静态控制性能和抗干扰控制性能，在此基础上，通过构造鲁棒控制器来进一步提高支持向量机控制器的控制精度。三个控制器可以各司其职，有效提高汽车主动悬架用电磁作动器的各方面控制性能。该控制器具有设计简单、实现方便、控制效果优良等优点。2、将汽车主动悬架的外部扰动、以及电磁作动器的参数时变特性等效为电磁作动器的扰动变量，建立其抗干扰智能控制器，并采用支持向量机回归该控制器的非线性模型，有效提高了该控制器的鲁棒性和实时性。3、本专利技术所构造的控制器所需控制变量和输入变量均为可测、易测变量，且该控制器的控制算法只需通过模块化软件编程实现，并不需要增加额外的仪器设备，在没有增加控制成本的前提下，有效提高了控制器的控制品质，有利于工程实现。附图说明图1是主动悬架电磁作动器的等效构成图；图2是利用速度给定模块2、滤波跟踪误差模型5、优化控制器61、支持向量机控制器62、支持向量机控制器参数优化模块63、鲁棒控制器64和鲁棒控制器参数优化模块65构成的抗干扰智能控制器7对电磁作动器1进行控制的结构框图；图3是图2中支持向量机控制器62的离线训练原理框图。图中：1.电磁作动器；2.速度给定模块；3.积分型PD控制模块；4.速度检测模块；5.滤波跟踪误差模型；7抗干扰智能控制器；11.d-q轴电流解耦控制模块；12.限流控制模块；13.磁场定向控制模块；14.电压2/3变换模块；15.PWM调节模块；16.电压源逆变器；17.交流直线电机；18.电流3/2标变换模块；19.扰动检测模块；61.优化控制器；62.支持向量机控制器；63.支持向量机控制器参数优化模块；64.鲁棒控制器；65.鲁棒控制器参数优化模块。具体实施方式如图1所示，将d-q轴电流解耦控制模块11、限流控制模块12、磁场定向控制模块13、电压2/3变换模块14、PWM调节模块15、电压源逆变器16、交流直线电机17依次串接，与电流3/2标变换模块18、扰动检测模块19作为一个整体组成主动悬架电磁作动器1。该主动悬架电磁作动器1以q轴控制电流iq和d轴控制电流id为输入，其中，id＝0，id值设为0，以速度v为输出。其中，d-q轴电流解耦控制模块11的两个参考输入分别是电流iq和id，这两个参考输入电流iq和id分别与电流3/2变换模块18输出的两个电流和相比较，从而得到d-q轴电流解耦控制模块11的两个输出为两相坐标系下的两个电流值和该电流值和作为限流控制模块12的两个输入，限流控制模块12输出为电流值iqs和ids，该电流值iqs和ids作为磁场定向控制模块13的两个输入，磁场定向控制模块13输出为两相坐标系下的电压值Vq和Vd，该电压值Vq和Vd经过电压2/3变换模块14之后得到三相坐标系下电压值Va、Vb和Vc，该三电压值Va、Vb和Vc作为PWM调节模块15的输入，PWM调节模块15输出为占空比Ta、Tb和Tc，该占空比Ta、Tb和Tc作为电压源逆变器16的输入，电压源逆变器16输出为三相电流ia、ib和ic，三相电流ia、ib和ic驱动交流直线电机17。用扰动检测模块19检测交流直线电机17的总的扰动Γ，扰动Γ包括主动悬架参数的时变、负载的突变以及不确定性扰动等，最后得到输出为交流直线电机17的速度v。电流3/2变换模块18连接电压源逆变器16的输出端，将电压源逆变器16输出的三相电流ia、ib和ic变换为两相电流和输入d-q轴电流解耦控制模块11。针对主动悬架电磁作动器1，通过分析、等效与推导，建立电磁作动器1的机械动力学方程为： v ·· = A v · 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动悬架电磁作动器智能控制器的构造方法，其特征是包括以下步骤：1)将d‑q轴电流解耦控制模块(11)、限流控制模块(12)、磁场定向控制模块(13)、电压2/3变换模块(14)、PWM调节模块(15)、电压源逆变器(16)、交流直线电机(17)依次串接，与电流3/2标变换模块(18)、扰动检测模块(19)作为一个整体组成主动悬架电磁作动器(1)，电磁作动器(1)以q轴控制电流iq和d轴控制电流id为输入，id＝0，以速度v为输出；建立电磁作动器(1)的机械动力学方程为A和B分别是速度系数和电流系数，Γ为扰动；2)将速度给定模块(2)输出的速度信号参考值vr与输出速度v相比较得到速度误差值ev，将速度误差值ev作为滤波跟踪误差模型(5)的输入，滤波跟踪误差模型(5)的输出电流k1和k2分别为滤波跟踪误差模型系数；3)采用构成支持向量机控制器(62)，将电流r分别作为支持向量机控制器(62)的第一个输入和支持向量机控制器参数优化模块(63)的输入，支持向量机控制器参数优化模块(63)的输出是支持向量机的两个关键优化参数γ,σ，将γ,σ作为支持向量机控制器(62)的第二个输入，支持向量机控制器(62)的输出为电流采用来构建优化控制器(61)，电流r作为优化控制器(61)的输入，得到输出为电流采用G3＝δsign(r)来构建鲁棒控制器(64)，电流r作为鲁棒控制器(64)的第一个输入，采用来构建输入为鲁棒控制器参数学习率ηδ、输出为鲁棒控制器系数变量δ的一阶导数的鲁棒控制器参数优化模块(65)，将一阶导数作为鲁棒控制器(64)的第二个输入，得到鲁棒控制器(64)的输出为电流4)将支持向量机控制器参数优化模块(63)、支持向量机控制器(62)、优化控制器(61)、鲁棒控制器(64)和鲁棒控制器参数优化模块(65)并联之后与速度给定模块(2)和滤波跟踪误差模型(5)共同构成抗干扰智能控制器(7)，将电流相结合构成q轴控制电流iq。...

【技术特征摘要】
1.一种主动悬架电磁作动器智能控制器的构造方法，其特征是包括以下步骤：1)将d-q轴电流解耦控制模块(11)、限流控制模块(12)、磁场定向控制模块(13)、电压2/3变换模块(14)、PWM调节模块(15)、电压源逆变器(16)、交流直线电机(17)依次串接，与电流3/2标变换模块(18)、扰动检测模块(19)作为一个整体组成主动悬架电磁作动器(1)，电磁作动器(1)以q轴控制电流iq和d轴控制电流id为输入，id＝0，以速度v为输出；建立电磁作动器(1)的机械动力学方程为A和B分别是速度系数和电流系数，Γ为扰动；2)将速度给定模块(2)输出的速度信号参考值vr与输出速度v相比较得到速度误差值ev，将速度误差值ev作为滤波跟踪误差模型(5)的输入，滤波跟踪误差模型(5)的输出电流k1和k2分别为滤波跟踪误差模型系数；3)采用构成支持向量机控制器(62)，将电流r分别作为支持向量机控制器(62)的第一个输入和支持向量机控制器参数优化模块(63)的输入，支持向量机控制器参数优化模块(63)的输出是支持向量机的两个关键优化参数γ,σ，将γ,σ作为支持向量机控制器(62)的第二个输入，支持向量机控制器(62)的输出为电流采用来构建优化控制器(61)，电流r作为优化控制器(61)的输入，得到输出为电流采用G3＝δsign(r)来构建鲁棒控制器(64)，电流r作为鲁棒控制器(64)的第一个输入，采用来构建输入为鲁棒控制器参数学习率ηδ、输出为鲁棒控制器系数变量δ的一阶导数的鲁棒控制器参数优化模块(65)，将一阶导数作为鲁棒控制器(64)的第二个输入，得到鲁棒控制器(64)的输出为电流4)将支持向量机控制器参数优化模块(63)、支持向量机控制器(62)、优化控制器(61)、鲁棒控制器(64)和鲁棒控制器参数优化模块(65)并联之后与速度给定模块(2)和滤波跟踪误差模型(5)共同构成抗干扰智能控制器(7)，将电流相结合构成q轴控制电流iq。2.根据权利要求1所述一种主动悬架电磁作动器智能控制器的构造...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雁玲，陈龙，孙晓东，杨晓峰，汪若尘，徐兴，沈钰杰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32