详情

原文传递二级减振式主动悬架的结构与控制参数协调设计方法

专利名称：	二级减振式主动悬架的结构与控制参数协调设计方法
摘要：	本发明公开车辆悬架领域中的一种二级减振式主动悬架的结构与控制参数协调设计方法，构建二级减振式主动悬架的动力学模型和状态空间方程，用状态向量表达不含理想控制力软约束参数的H2指标方程，在H2指标方程中增加1个控制力软约束形成包含理想控制力软约束参数的H2指标方程，建立悬架综合性能指标函数，获得车轮加速度和簧载质量加速度作为输出方程，计算出整体控制矩阵，构建优化目标函数，当目标函数在最小值时，对应的衬套弹簧的等效刚度、衬套弹簧的等效粘性阻尼这两个结构参数以及控制参数的取值即为协调优化设计值，在理想电磁控制力及衬套弹簧动扰度受各自上限值约束的情况下获得最小的悬架综合性能指标值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏大学
发明人：	陈士安;蒋旭东;姚明;仝嘉成
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910164183.3
公开号：	CN110001334A
分类号：	B60G17/018(2006.01);B;B60;B60G;B60G17
申请人地址：	212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
主权项：	1.一种二级减振式主动悬架的结构与控制参数协调设计方法，其特征是包括如下步骤：步骤1)：构建二级减振式主动悬架的动力学模型： m1为车轮质量；m2为簧载质量；mc为作动器6的等效惯性质量；q为悬架系统的路面不平度输入，为q的导数；n0为参考空间频率；w为标准高斯分布白噪声，Gq(n0)为路面不平度系数；u为汽车行驶速度；f0为下截止频率；z1为车轮垂直位移；z2为车身垂直位移；zc为作动器下端与衬套弹簧上端联结点垂直位移；k1为轮胎刚度；k2为悬架刚度；Fc为作动器的库伦阻尼力，Fc0为库伦阻尼的幅值，sign()为符号函数，与分别为z2与zc的导数；F为理想主动控制力；kc为衬套弹簧的等效刚度；cc为衬套弹簧的等效粘性阻尼；步骤2)：根据动力学模型构构建状态空间方程用状态向量X表达不含理想控制力软约束参数的H2指标方程Z20＝C20X+D210U+D210W，在H2指标方程Z20中增加1个控制力软约束形成包含理想控制力软约束参数的H2指标方程Z2＝C2X+D21U+D22W，建立悬架综合性能指标函数用状态向量X表达成H∞指标约束方程Z∞＝C1X+D11U+D12W，获得车轮加速度和簧载质量加速度作为输出方程Y＝C3X+D31U+D32W；ξ2为H2指标理想主动控制力软约束控制参数，T为车辆行驶时间，t为时间变量，U＝(Fe+Fc)，Fe是作动器电磁输出力，步骤3)：根据式[h∞ h2 Kk Rk Sk]＝hinfmix(P,[4 2 1],[0 0 ξ∞ 1])计算出整体控制矩阵Kk，h2与h∞分别为所能保证的闭环响应H2指标和H∞指标放大值；Rk与Sk分别为线性矩阵不等式可行解条件的解；[4 2 1]分别表示Z2、Y、U的维数；[0 0 ξ∞ 1]中的第1个0表示H∞指标的上界不受限制，第2个0表示H2指标的上界不受限制，1表示H∞指标与H2指标协调时的H2指标默认加权系数，P为系统整体矩阵，ξ∞为H2指标加权系数默认为1时的H∞指标与H2指标的协调控制参数；步骤4)：构建优化目标函数：当目标函数FF在最小值时，获得最小综合性能指标函数J，对应的衬套弹簧的等效刚度kc、衬套弹簧的等效粘性阻尼cc这两个结构参数以及控制参数ξ∞、ξ2的取值即为协调优化设计值；J0为采用常规结构的理想主动悬架综合性能指标函数，λ1等于2或3，λ2为概率密度分布函数，λ2等于2.58，Femax为作动器最大电磁输出力，Sbmax为作动器电磁输出力及衬套弹簧动扰度受Femax与衬套弹簧动形变zc-z1容许最大值。 2.根据权利要求1所述的二级减振式主动悬架的结构与控制参数协调设计方法，其特征是：在步骤4)之后，采用遗传算法优化衬套弹簧的等效刚度kc、等效粘性阻尼cc这两个结构参数以及控制参数ξ∞、ξ2，kc为[k2 2k2]、cc为[0.2c0 0.8c0]、ξ∞为[0 2]，ξ2为[0 8]，k2为原型被动悬架弹簧的刚度，c0为原型被动悬架的阻尼系数；Sbmax取0.02m。 3.根据权利要求1所述的二级减振式主动悬架的结构与控制参数协调设计方法，其特征是：步骤3)中，系统整体矩阵 P＝ltisys(A,B,[C1；C2；C3],[[D11 D12]；[D21 D22]；[D31 D32]])。 4.根据权利要求3所述的二级减振式主动悬架的结构与控制参数协调设计方法，其特征是：采用整体控制矩阵Kk求取控制器参数矩阵Ak、Bk、Ck与Dk为[Ak Bk Ck Dk]＝ltiss(Kk)，由式得到理想主动控制力F，为最优输出反馈控制器状态方程；Xk为最优输出反馈控制器状态向量；Uk为最优输出反馈控制器输入。 5.根据权利要求4所述的二级减振式主动悬架的结构与控制参数协调设计方法，其特征是：步骤4)中，目标函数FF中的zc-z1＝[0 1 0 0 0 0]X，X是状态向量。 6.根据权利要求5所述的二级减振式主动悬架的结构与控制参数协调设计方法，其特征是：步骤4)中，当λ1等于2，zc-z1最大值不超过其上限值时，等于0，当zc-z1最大值超过其上限值时，等于4；当F-Fc最大值不超过其上限值时，等于0，当F-Fc最大值超过其上限值时，等于4。
所属类别：	发明专利