一种新型LQG控制方法技术

本发明专利技术提供一种新型LQG控制方法，包括：步骤1：建立整车七自由度主动悬架仿真模型；步骤2：建立悬架各性能指标新型LQG控制方法的阈值；步骤3：构建新型LQG控制方法的优化适应度函数；步骤4：优化得到新型LQG控制的状态加权系数；步骤5：计算得到新型LQG控制的最优反馈矩阵K；步骤6：根据所述最优反馈矩阵K最终构建新型LQG控制方法，其输出控制力U。该方法以车身加权加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷均方根值为指标，将乘坐舒适性和安全性量化的新型LQG控制效果的评价方法，通过遗传算法寻优确定该评价方法下不同路面等级所对应的LQG控制参数。仿真验证了新型LQG控制方法具有更好的实用性和优化控制效果。实用性和优化控制效果。实用性和优化控制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种新型LQG控制方法


[0001]本专利技术涉及车辆控制
，尤其涉及一种新型LQG控制方法。

技术介绍

[0002]主动悬架由于可以提供主动控制力，能够根据车辆当前行驶工况实施自适应控制，主动调节悬架状态，而得到了广泛的关注。而主动悬架控制的关键就在于选取合适的控制策略，因此目前主动悬架控制策略成为众多学者研究的重点。而随机线性最优控制(LQG)由于存在线性化、设计简单、适应性强的特点，从被提出以来，关于车辆主动悬架随机线性最优控制研究的文章便不断被发表。设计随机线性最优控制策略的关键就在于状态加权系数的选择，在文献
[1]中，采用了层次分析法(AnalayticHierarchyProcess)确定状态加权系数，文献
[2]、文献
[3]中，分别使用了遗传算法(GeneticAlgorithm)和遗传粒子群算法确定状态加权参数，并取得了不错的控制效果。但是目前确定状态加权参数的方法多为定性分析或单纯地基于评价指标数值最小化，未能考虑不同路面等级下，车辆对悬架各性能指标的不同要求，从而使得控制方法无法最大程度地满足当前路面悬架的实际需求，达到最优的控制效果。
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技术实现思路

[0014]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种新型 LQG控制方法。
[0015]一种新型LQG控制方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1：建立整车七自由度主动悬架仿真模型；
[0017]步骤2：建立悬架各性能指标LQG控制方法的阈值；所述指标包括：轮胎动载荷、悬架动挠度、车身加权加速度；
[0018]步骤3：根据步骤2所得各性能指标阈值，基于层次分析法对 LQG控制方法的优化适应度函数进行构建；在构建时，当单一指标超过阈值时，应优先优化，而多个指标超过阈值时，按照设定的优化优先级权重进行优化；
[0019]步骤4：基于步骤1所建立的整车七自由度仿真模型，通过遗传算法和步骤3中所构建的新型LQG控制的优化适应度函数，选取LQG控制的状态加权系数；
[0020]步骤5：根据所述状态加权系数，计算得到新型LQG控制的最优反馈矩阵K；
[0021]步骤6：根据所述最优反馈矩阵K最终构建新型LQG控制方法，其输出控制力U等于
‑
X(t)*K；X(t)为任意时刻的反馈状态变量。
[0022]进一步地，如上所述的方法，所述步骤1建立整车七自由度主动悬架仿真模型的方法如下：
[0023]根据车身运动微分方程
[0024][0025][0026][0027]和非簧载质量m
i
微分方程
[0028][0029]建立整车七自由度主动悬架仿真模型；
[0030]其中，M与m
i
分别为簧载质量与对应悬架的非簧载质量，z
i2
与z
i1
分别为对应悬架的簧载质量与非簧载质量的位移，z、θ、ψ分别为车身位移、车身俯仰角、车身侧倾角，k
i
与k
t
分别为对应悬架的弹簧弹性刚度与轮胎弹性刚度，c
i
为对应悬架的作动器阻尼，U
i
为对应悬架的作动器主动控制力，I
y
、I
x
分别为车身绕Y轴与X 轴的转动惯量，a、b分别为前轴与后轴至
车身质心的距离，l
f
、l
r
分别为前轴与后轴的轴距，q
i
为路面不平度对对应悬架悬架的位移输入。
[0031]进一步地，如上所述的方法，所述步骤2包括以下步骤：
[0032]步骤21：当轮胎动载荷过大，对于制动和操作稳定性都有一定的影响，基于原则，当动载荷均方根值F
d
大于静载荷F
s
的1/3时，会出现轮胎跳离地面的可能，使行驶安全性严重恶化，因此，将F
d
/(F
s
/3)设为轮胎动载荷的阈值；
[0033]步骤22：悬架动挠度过大时，会撞击悬架限位块，对乘坐舒适性和行驶安全性均有一定影响，基于原则，当悬架动挠度均方根值f大于悬架限位行程S的1/3时，存在撞击限位块的可能，造成冲击和噪声，因此，将f/(S/3)设为悬架动挠度的阈值；
[0034]步骤23：车身加速度影响乘坐舒适性，根据ISO2631
‑
1的评价标准，其加权加速度均方根值与人的主观感觉关系，将1.25 设为车身加权加速度的阈值。
[0035]进一步地，如上所述的方法，所述步骤3中LQG控制方法的优化适应度函数构建方法如下：
[0036]步骤41：通过层次分析法确定车身加速度、轮胎动载荷、悬架动挠度的权重系数比，以明确各性能参数的优化优先级，当未超过阈值时，将其权重系数比设为5:1:0；当超过阈值时，将其权重系数比设为7:1；1；
[0037]步骤42：设计惩罚系数ξ＝10，以提高指标超过阈值时，其优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型LQG控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立整车七自由度主动悬架仿真模型；步骤2：建立悬架各性能指标LQG控制方法的阈值；所述指标包括：轮胎动载荷、悬架动挠度、车身加权加速度；步骤3：根据步骤2所得各性能指标阈值，基于层次分析法对LQG控制方法的优化适应度函数进行构建；在构建时，当单一指标超过阈值时，应优先优化，而多个指标超过阈值时，按照设定的优化优先级权重进行优化；步骤4：基于步骤1所建立的整车七自由度仿真模型，通过遗传算法和步骤3中所构建的新型LQG控制的优化适应度函数，选取LQG控制的状态加权系数；步骤5：根据所述状态加权系数，计算得到新型LQG控制的最优反馈矩阵K；步骤6：根据所述最优反馈矩阵K最终构建新型LQG控制方法，其输出控制力U＝[U1；U2；U3；U4]等于
‑
X(t)*K；X(t)为任意时刻的反馈状态变量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1建立整车七自由度主动悬架仿真模型的方法如下：根据车身运动微分方程根据车身运动微分方程根据车身运动微分方程和非簧载质量m
i
微分方程建立整车七自由度主动悬架仿真模型；其中，M与m
i
分别为簧载质量与对应悬架的非簧载质量，z
i2
与z
i1
分别为对应悬架的簧载质量与非簧载质量的位移，z、θ、ψ分别为车身位移、车身俯仰角、车身侧倾角，k
i
与k
t
分别为对应悬架的弹簧弹性刚度与轮胎弹性刚度，c
i
为对应悬架的作动器阻尼，U
i
为对应悬架的作动器主动控制力，I
y
、I
x
分别为车身绕Y轴与X轴的转动惯量，a、b分别为前轴与后轴至车身质心的距离，l
f
、l
r
...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪若尘，郭一鸣，刘杰，丁仁凯，孙泽宇，孟祥鹏，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：