降低叉车稳定性系统时滞的控制方法及存储介质技术方案

本发明专利技术的一种降低叉车稳定性系统时滞的控制方法及存储介质，包括以下步骤，建立考虑系统时滞的平衡重式叉车动力学模型；利用模型预测控制系统设计得到闭环系统的反馈鲁棒控制器；获取保守性更低的反馈鲁棒控制器增益矩阵参数；更新控制器对系统进行反馈控制。本发明专利技术能显著降低叉车运动过程中的横向载荷转移率LTR，可将叉车的侧翻危险降到最低，与此同时，控制器具有较强的鲁棒性，避免了叉车防侧翻控制过程中因时滞原因反应不灵敏情况，大大提高了叉车横向稳定性和主动安全性。提高了叉车横向稳定性和主动安全性。提高了叉车横向稳定性和主动安全性。

【技术实现步骤摘要】
降低叉车稳定性系统时滞的控制方法及存储介质


[0001]本专利技术涉及车辆安全
，具体涉及一种降低叉车稳定性系统时滞的控制方法及存储介质。

技术介绍

[0002]在叉车的主动安全
，信号输入与油缸调节侧向力反应看作理想状态，认为其接收传感器信号与输出信号以及执行机构反应无时间滞后，然而实际控制过程中，系统的过去状态的影响可能会导致防侧翻控制错过最佳反应时间，当前系统状态滞后使叉车状态恶化，严重影响叉车的稳定性控制效果，需要寻求降低叉车稳定性系统时滞的方法和控制器设计方法，提高叉车稳定性控制效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出的一种降低叉车稳定性系统时滞的控制方法，可解决上述技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0005]一种降低叉车稳定性系统时滞的控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1：建立考虑系统时滞的平衡重式叉车动力学模型；
[0007]S2：利用模型预测控制系统设计得到闭环系统的反馈鲁棒控制器；
[0008]S3：获取保守性更低的反馈鲁棒控制器增益矩阵参数；
[0009]S4：更新控制器对系统进行反馈控制。
[0010]进一步的，步骤S1的考虑系统时滞的平衡重式叉车动力学模型由下式确定：
[0011][0012]式(7)中，τ
eba
为稳定性系统的时滞；α为叉车质心侧偏角，为质心侧偏角的一次变化率，ω为叉车的横摆角速度，和分别为叉车侧倾角及其一次变化率；β
f
为前轮侧偏角；u(t)＝F(t)为输入量，表示干扰输入，y(t)＝[LTR]为输出量，μ
i
是关于第i个变量的加权函数；其中相关矩阵如下：
[0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019]其中，m为整车质量；m
s
为车架质量；a和b分别为质心到前轴和后轴的距离；I
x
和I
z
分别为叉车绕x轴和z轴的转动惯量；h
s
为质心与转向桥铰接轴之间的垂直距离；v
x
为纵向速度；l1为液压支撑油缸到铰接点间的距离；h
x
为质心至侧倾中心的高度；1为质心高度；B为轮距。
[0020]进一步的，所述步骤S2中的模型预测控制系统结构由下式确定：
[0021][0022]其中，x
c
∈R
n
是控制器的系统状态向量，A
cij
、A
cdij
、B
cj
和C
cj
，i,j＝1,2是控制器的增益矩阵。
[0023]进一步的，步骤S2中的反馈鲁棒控制器由下式确定：
[0024]选用横向载荷转移率LTR作为侧翻评价指标，计算如下：
[0025][0026]通过定义将上式(9)MPC模型预测控制中的控制器结构代入考虑时滞的平衡重式叉车动力学模型式(7)中，得到闭环系统如下：
[0027][0028]式(10)中建立的考虑时滞的反馈鲁棒控制器闭环系统必须满足：
[0029](1)控制量初始时刻，反馈鲁棒控制器闭环系统满足渐近稳定；
[0030](2)控制量初始时刻，反馈鲁棒控制器闭环系统有
[0031][0032]其中，γ表示预设标量，其值越小代表控制器鲁棒性能越好，w(t)∈L2[0,∞]；
[0033](3)满足液压油缸侧向力最大输入约束如下：
[0034]|u(t)|≤u
max
ꢀꢀ
(9)
[0035]其中，u(t)＝C
clj
x
c
(t)，C
clj
＝[0C
cj
]；
[0036](4)满足LTR数值保持在预定的临界阈值之内：
[0037]z(t)＝[LTR]≤z
max
ꢀꢀ
(10)
[0038]进一步的，步骤S3使用增广LK泛函、积分不等式以及凸优化的方法获取保守性更低的反馈鲁棒控制器增益矩阵参数。
[0039]进一步的，根据步骤S3获取得到的增益矩阵参数实时反馈更新控制器。
[0040]再一方面，本专利技术还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述方法的步骤。
[0041]由上述技术方案可知，本专利技术的降低叉车稳定性系统时滞的控制方法，以期能降低叉车稳定性控制系统的时滞，提高稳定性控制系统的响应灵敏度，从而达到提高叉车主动安全性的目的。
[0042]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0043]本专利技术设计了一种降低叉车稳定性系统时滞的控制方法，所建立的反馈鲁棒控制器充分考虑了控制系统的时滞问题，采用的增广LK泛函和积分不等式的方法获取得到的控制器增益矩阵参数保守性更低，能显著降低叉车运动过程中的横向载荷转移率LTR，可将叉车的侧翻危险降到最低，与此同时，控制器具有较强的鲁棒性，避免了叉车防侧翻控制过程中因时滞原因反应不灵敏情况，大大提高了叉车横向稳定性和主动安全性。
附图说明
[0044]图1是本专利技术方法的流程图；
[0045]图2a为叉车空载工况的横向载荷转移率图；
[0046]图2b为叉车空载工况的侧倾角图；
[0047]图3a为叉车满载工况的横向载荷转移率图；
[0048]图3b为叉车满载工况的侧倾角图。
具体实施方式
[0049]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0050]如图1本实施例所述的降低叉车稳定性系统时滞的控制方法，包括以下步骤：
[0051]步骤S1、建立考虑系统时滞的平衡重式叉车动力学模型：
[0052]使用基于车辆横向和侧倾动力学的T
‑
S模型能够考虑前后轮胎侧向力的非线性，前后轮侧向力F
yf
、F
yt
可以通过以下定义来描述：
[0053][0054][0055]式(1)中，M1、M2是质心侧偏角的模糊集，k
yf
和k
yr
分别为叉车前后轮的等效侧偏刚度系数。
[0056]由于前后轮侧偏角β
f
和β
r
被视为在同一个模糊集中，因此上述描述的定义规则仅适用于β
f
。该定义允许减少隶属函数的数量，并将后轮转角δ作为控制输入。然后使用隶属
函数将前后轮胎侧向力描述为如下所示：
[0057]F
yf
＝μ1(|β
f
|)k
yf1
(σ)β
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低叉车稳定性系统时滞的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，S1：建立考虑系统时滞的平衡重式叉车动力学模型；S2：利用模型预测控制系统设计得到闭环系统的反馈鲁棒控制器；S3：获取保守性更低的反馈鲁棒控制器增益矩阵参数；S4：更新控制器对系统进行反馈控制。2.根据权利要求1所述的降低叉车稳定性系统时滞的控制方法，其特征在于：步骤S1的考虑系统时滞的平衡重式叉车动力学模型由下式确定：式(7)中，τ
eba
为稳定性系统的时滞；α为叉车质心侧偏角，为质心侧偏角的一次变化率，ω为叉车的横摆角速度，和分别为叉车侧倾角及其一次变化率；β
f
为前轮侧偏角；u(t)＝(t)为输入量，表示干扰输入，y(t)＝[LTR]为输出量，μ
i
是关于第i个变量的加权函数；其中相关矩阵如下：是关于第i个变量的加权函数；其中相关矩阵如下：是关于第i个变量的加权函数；其中相关矩阵如下：是关于第i个变量的加权函数；其中相关矩阵如下：是关于第i个变量的加权函数；其中相关矩阵如下：是关于第i个变量的加权函数；其中相关矩阵如下：其中，m为整车质量；m
s
为车架质量；a和b分别为质心到前轴和后轴的距离；I
x
和I
z
分别为叉车绕x轴和z轴的转动惯量；h
s
为质心与转向桥铰接轴之间的垂直距离；v
x
为纵向速度；l1为液压支撑油缸到铰接点间的距离；h
x
为质心至侧倾中心的高度；1为质心高度；B为轮距。3.根据权利要求2所述的降低叉车稳定性系统时滞的控制方法，其特征在于：所述步骤S2中的模型预测控制系统结构由下式确定：
其中，x
c
∈R
n
是控制器的系统状态向量，A...

【专利技术属性】
技术研发人员：师学银，王平，毕胜，张冬林，程清，夏光，
申请(专利权)人：安徽合力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：