存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法及系统，该方法包括如下步骤：建立四分之一车体的主动悬架方程以及作动器死区数学模型；将所述作动器死区数学模型加入到所述主动悬架模型方程中，以建立得到含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型；在所述含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型中，基于最优控制器设计函数进行多次迭代以输出最优增益值。本发明专利技术提出的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，可有效消除作动器死区对汽车行驶性能的影响，提高了乘客体验。

Optimal Control Method and System of Active Suspension with Actuator Dead Zone

【技术实现步骤摘要】
存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法及系统
本专利技术涉及汽车控制
，特别涉及一种存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法及系统。
技术介绍
随着汽车工业的不断发展，汽车的品质也在不断地提高，以迎合消费者的购买需求。目前，如何提高汽车的整体性能成为了研发工程师的首要研究重点。对汽车而言，汽车悬架是其中的一个重要总成，主要功用是将路面作用于车轮上的各种力都传递到车架(或承载式车身)上，以保证汽车的正常行驶。除此之外，汽车悬架还应具有良好的减振和缓冲能力，在汽车行驶过程中传递车轮与路面之间的摩擦力。在汽车进行转向时，汽车悬架还需承受来自车身的侧向力，并在汽车起步的制动时能够抑制车身的俯仰振动，提高汽车的行驶稳定和安全性。车辆振动会直接影响车辆的行驶平顺性、操纵稳定性及车辆零部件的疲劳寿命。然而，汽车作动器死区会引起车辆振动，进而影响汽车的正常行驶，因此如何有效地规避作动器死区的影响，将成为提高车辆整体性能的一项具有意义的任务。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的是为了解决现有技术中，由于汽车作动器死区会引起车辆振动，进而影响汽车的正常行驶的问题。本专利技术提出一种存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其中，所述方法包括如下步骤：建立四分之一车体的主动悬架方程以及作动器死区数学模型；将所述作动器死区数学模型加入到所述主动悬架模型方程中，以建立得到含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型；在所述含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型中，基于最优控制器设计函数进行多次迭代以输出最优增益值。本专利技术提出的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，首先建立四分之一车体的主动悬架方程，然后将四分之一车体的主动悬架的运动微分方程转换为状态空间方程，以便将A、B、C以及D的状态变量输入到MATLAB中，在本专利技术中，由于在四分之一车体的主动悬架模型中，考虑了作动器死区的影响将作动器死区模型加入到四分之一的主动悬架模型中，然后基于最优控制器设计函数进行多次迭代得到最优增益值。本专利技术提出的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，可有效消除作动器死区对汽车行驶性能的影响，提高了乘客体验。所述存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其中，所述四分之一车体的主动悬架模型方程的表达式为：m1z1″＝kt(q-z1)-ks(z1-z2)-ce(z1′-z2′)+Fdm2z2″＝ks(z1-z2)+ce(z1′-z2′)-Fdq、z1、z2分别为地面、轮胎以及车身的垂直位移；Fd为控制力；ks、kt为悬架弹簧刚度和轮胎刚度；m2、m1分别为簧载质量和非簧载质量；ce为悬架等效阻尼系数。所述存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其中，在所述建立四分之一车体的主动悬架模型方程的步骤之后，所述方法还包括，将所述四分之一车体的主动悬架模型方程转换为主动悬架状态方程组，所述主动悬架状态方程组的表达式为：X＝AX+Bu(t)Y＝CX+Du(t)其中主动悬架状态方程组中的A、B、C以及D分别表示状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵以及传递矩阵，u表示输入矩阵，X以及Y为状态变量；X＝[x1x2x3x4]TY＝[y1y2y3y4]T其中，在状态变量X以及状态变量Y的表达式中：所述存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其中，在转换后得到的主动悬架状态方程组中，状态矩阵A、输入矩阵B、输出矩阵C以及传递矩阵D的表达式分别为：所述存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其中，所述作动器死区数学模型的表达式为：u＝DZ(v)＝ρvDZ(v(t))表示含死区特性执行器输入，ρ为执行器的控制增益，v为执行器的控制输入；gl(v)为死区特性的左斜坡特性，即当v≤bl时的特性；gr(v)为死区特性的右斜坡特性，即当v≥br时的特性，gl(v)和gr(v)为非线性函数。所述存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其中，所述控制增益ρ还可表示为：所述存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其中，所述含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型的表达式为：m1z1″＝kt(q-z1)-ks(z1-z2)-ce(z1′-z2′)+DZ(v)m2z2″＝ks(z1-z2)+ce(z1′-z2′)-DZ(v)DZ(v)＝ρv所述存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其中，所述含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型的公式，在转换为含作动器死区的四分之一车体主动悬架状态方程之后的各矩阵可表示为：所述存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其中，所述基于最优控制器设计函数进行多次迭代以输出最优增益数据的方法包括如下步骤：根据公式u*＝-R-1BTPx＝-Kx计算得到所述最优增益值；其中K为最优反馈增益矩阵，P为常值正定矩阵，R为正定实对称常数矩阵。本专利技术还提出一种存在作动器死区的主动悬架的优化控制系统，其中，所述系统包括：模型建立模块，用于建立四分之一车体的主动悬架方程以及作动器死区数学模型；模型整合模块，用于将所述作动器死区数学模型加入到所述主动悬架模型方程中，以建立得到含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型；增益输出模块，用于在所述含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型中，基于最优控制器设计函数进行多次迭代以输出最优增益值。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术第一实施例提出的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法的原理示意图；图2为本专利技术第一实施例提出的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法的流程图；图3为本专利技术第二实施例提出的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法的流程图；图4为本专利技术第三实施例提出的存在作动器死区的主动悬架的优化控制系统的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。车辆振动会直接影响车辆的行驶平顺性、操纵稳定性及车辆零部件的疲劳寿命。然而，汽车作动器死区会引起车辆振动，进而影响汽车的正常行驶，因此如何有效地规避作动器死区的影响，将成为提高车辆整体性能的一项具有意义的任务。为了解决这一技术问题，本专利技术提出一种存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，请参阅图1与图2，对于本专利技术第一实施例提出的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，包括如下步骤：S101，建立四分之一车体的主动悬架方程以及作动器死区数学模型。在本步骤中，根据主动悬架系统的特性，所建立的四分之一车体的主动悬架模型方程的表达式为：q、z1、z2分别为地面、轮胎以及车身的垂直位移；Fd为控制力；ks、kt为悬架弹簧刚度和轮胎刚度；m2、m1分别为簧载质量和非簧载质量；ce为悬架等效阻尼系数。在建立了主动悬架方程之后，需要将其转换为状态方程组，以便导入到MATLA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：建立四分之一车体的主动悬架方程以及作动器死区数学模型；将所述作动器死区数学模型加入到所述主动悬架模型方程中，以建立得到含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型；在所述含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型中，基于最优控制器设计函数进行多次迭代以输出最优增益值。

【技术特征摘要】
1.一种存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：建立四分之一车体的主动悬架方程以及作动器死区数学模型；将所述作动器死区数学模型加入到所述主动悬架模型方程中，以建立得到含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型；在所述含作动器死区的四分之一车体主动悬架模型中，基于最优控制器设计函数进行多次迭代以输出最优增益值。2.根据权利要求1所述的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其特征在于，所述四分之一车体的主动悬架模型方程的表达式为：m1z1″＝kt(q-z1)-ks(z1-z2)-ce(z1′-z2′)+Fdm2z2″＝ks(z1-z2)+ce(z1′-z2′)-Fdq、z1、z2分别为地面、轮胎以及车身的垂直位移；Fd为控制力；ks、kt为悬架弹簧刚度和轮胎刚度；m2、m1分别为簧载质量和非簧载质量；ce为悬架等效阻尼系数。3.根据权利要求2所述的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其特征在于，在所述建立四分之一车体的主动悬架模型方程的步骤之后，所述方法还包括，将所述四分之一车体的主动悬架模型方程转换为主动悬架状态方程组，所述主动悬架状态方程组的表达式为：X＝AX+Bu(t)Y＝CX+Du(t)其中主动悬架状态方程组中的A、B、C以及D分别表示状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵以及传递矩阵，u表示输入矩阵，X以及Y为状态变量；X＝[x1x2x3x4]TY＝[y1y2y3y4]T其中，在状态变量X以及状态变量Y的表达式中：4.根据权利要求3所述的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其特征在于，在转换后得到的主动悬架状态方程组中，状态矩阵A、输入矩阵B、输出矩阵C以及传递矩阵D的表达式分别为：5.根据权利要求1所述的存在作动器死区的主动悬架的优化控制方法，其特征在于，所述作动器死区数...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹青松，陈逸宁，高小林，易星，邱香，
申请(专利权)人：江西科技学院，
类型：发明
国别省市：江西,36