一种具有死区执行器的主动汽车悬架控制方法

摘要

一种具有死区执行器的主动汽车悬架控制方法，本发明涉及主动汽车悬架控制方法。本发明是要解决现有技术在路面不平的路况下，无法达到保持舒适性的要求以及没有考虑在控制器的设计过程之中，导致系统的实际性能有所降低的问题，而提出的一种具有死区执行器的主动汽车悬架控制方法。该方法是通过步骤一、建立主动悬架系统中执行器死区的数学模型；步骤二、建立具有死区特性执行器的1/4的汽车主动悬架模型；步骤三、利用死区特性执行器的1/4的汽车主动悬架模型设计死区补偿控制器；步骤四、采用Lyapunov函数对1/4汽车悬架系统中引入死区补偿控制器后的闭环系统进行验证等步骤实现的。本发明应用于主动汽车悬架控制领域。

主权项

一种具有死区执行器的主动汽车悬架控制方法，其特征在于一种具有死区执行器的主动汽车悬架控制方法具体是按照以下步骤进行的：步骤一、建立主动悬架系统中执行器死区的数学模型；(1)执行器的死区的数学模型如下：$u=DZ\left(\nu \right)=\left\{\begin{array}{ccc}{g}_r\left(\nu \right),& if& \nu \ge b_r,\\ 0,& if& b_l<v<b_r,\\ g_l\left(\nu \right),& if& \nu \le b_l,\end{array}\right.---\left(1\right)$其中，b_r>0，b_l<0是两个未知参数，ν是执行器的控制输入，g_l(ν)为刻画死区特性的左斜坡特性，即ν≤b_l时的特性，g_r(ν)刻画死区特性的右斜坡特性，即ν≥b_r时的特性，g_l(ν)和g_r(ν)是未知光滑的非线性函数；(2)在执行器的死区的数学模型中，在ν≥b_r,ν≤b_l的范围里，执行器的输出是非线性的，假设死区左斜坡函数g_l(ν)和右斜坡函数g_r(ν)都是光滑的，则存在未知的参数和满足如下关系：$0<k_{l_0}\le g_l^{\prime }\left(\nu \right)\le k_{l_1},\forall \nu \in (-\infty ,b_l]---\left(2\right)$$0<k_{r_0}\le g_r^{\prime }\left(\nu \right)\le k_{r_1},\forall \nu \in [b_r,+\infty )---\left(3\right)$其中，g′_l(ν)是函数g_l(ν)的导数，g′_r(ν)是函数g_r(ν)的导数；将函数g_l(ν)和g_r(ν)在区间(b_l,b_r]和[b_l,b_r)做延伸定义：g_l(ν)＝g′_l(b_l)(ν‑b_l),ν∈(b_l,b_r],   (4)g_r(ν)＝g′_r(b_r)(ν‑b_r),ν∈[b_l,b_r).   (5)其中g′_l(b_l)是函数g_l(ν)在左端点b_l处的导数值，g′_r(b_r)是函数g_r(ν)在右端点b_r处的导数值；(3)根据微分中值定理可知，一定存在一个常数ξ_l(ν)∈(‑∞,b_l)使得式(6)成立；$g_l\left(\nu \right)=g_l\left(\nu \right)-g_l\left(b_l\right)=g_l^{\prime }\left({\xi }_l\right(\nu \left)\right)(\nu -b_l),\forall \nu \in (-\infty ,b_l]---\left(6\right)$其中，g_l(b_l)是函数g_l(ν)在左端点b_l处的值，g′_l(ξ_l(ν))是函数g_l(ν)在点ξ_l(ν)处的导数值；同理，根据微分中值定理得一定存在常数ξ_r(ν)∈(b_r,+∞)使得下式(7)成立；$g_r\left(\nu \right)=g_r\left(\nu \right)-g_r\left(b_r\right)=g_r^{\prime }\left({\xi }_r\right(\nu \left)\right)(\nu -b_r),\forall \nu \in [b_r,+\infty )---\left(7\right)$其中，g_r(b_r)是函数g_r(ν)在右端点b_r处的值，g′_r(ξ_r(ν))是函数g_r(ν)在点ξ_r(ν)处的导数值；(4)主动悬架系统中含有死区特性的执行器的数学模型：u＝DZ(ν(t))＝ρν+d_d(ν),   (8)其中执行器中的线性部分表示为：ρ＝K^T(t)Φ(t),Φ(t)＝[φ_r(v),φ_l(v)]^T,K(t)＝[K_r(ν),K_l(ν)]^T,   (9)${\phi }_r\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}1,\nu >b_l\\ 0,\nu \le b_l\end{array}\right.$${\phi }_l\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}1,\nu <b_r\\ 0,\nu \ge b_r\end{array}\right.$$K_r\left(\nu \right)=\left\{\begin{array}{ccc}0,& if& \nu \le b_l\\ g_r^{\prime }\left(b_r\right),& if& b_l<\nu <b_r\\ g_r^{\prime }\left({\xi }_r\left(\nu \right)\right),& if& b_r\le \nu <+\infty \end{array}\right.$$K_l\left(\nu \right)=\{\begin{array}{ccc}{g}_l^{\prime }\left({\xi }_l\left(\nu \right)\right),& if& -\infty <\nu <b_l\\ g_l^{\prime }\left(b_l\right)& if& b_l<\nu <b_r\\ 0& if& \nu \ge b_r\end{array}---\left(11\right)$其中，执行器中的死区非线性误差部分d_d(ν)表示为：$d_d\left(\nu \right)=\left\{\begin{array}{ccc}-g_r^{\prime }\left({\xi }_r\right(\nu \left)\right)b_r,& if& \nu \ge b_r\\ -[g_l^{\prime }\left({\xi }_l\left(\nu \right)\right)+g_r^{\prime }\left({\xi }_r\left(\nu \right)\right)]\nu ,& if& b_l<v<b_r\\ -g_l^{\prime }\left({\xi }_l\right(\nu \left)\right)b_l,& if& \nu \le b_l\end{array}\right.---\left(12\right)$其中，死区的非线性误差部分是一个有界量，即DZ(ν(t))表示含有死区特性执行器的输入，ρ代表执行器的控制增益，d_d(ν)代表死区转换模型(8)的误差部分；是一个有界常数；步骤二、建立具有死区特性执行器的1/4的汽车主动悬架模型；步骤三、利用死区特性执行器的1/4的汽车主动悬架模型设计死区补偿控制器；步骤四、采用Lyapunov函数对1/4汽车悬架系统中引入死区补偿控制器后的闭环系统进行验证；即完成了一种具有死区执行器的主动汽车悬架控制方法。