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原文传递保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法

专利名称：	保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法
摘要：	本发明公开了一种保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、基于分段约束悬架系统动力学模型，设计求解状态反馈增益的凸优化问题；步骤二、基于状态反馈凸优化问题，推导输出反馈的凸优化问题；步骤三、调节设计参数，获得控制增益及期望控制性能；步骤四、根据阻尼力与驱动电流转换关系，建立悬架闭环控制系统。本发明考虑了磁流变阻尼器非线性特性以及有限传感器数量，在保证阻尼力可实现性的前提下，降低输出反馈控制器设计的保守性，进而实现低成本下的汽车悬架性能提升。
专利类型：	发明专利
申请人：	哈尔滨工业大学
发明人：	吴健;刘志远;周洪亮
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T05:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010080587.7
公开号：	CN111186275A
代理机构：	哈尔滨龙科专利代理有限公司
代理人：	高媛
分类号：	B60G17/015;B60G17/08;B;B60;B60G;B60G17;B60G17/015;B60G17/08
申请人地址：	150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
主权项：	1.一种保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一、基于分段约束悬架系统动力学模型，设计求解状态反馈增益的凸优化问题；步骤二、基于状态反馈凸优化问题，推导输出反馈的凸优化问题；步骤三、调节设计参数，获得控制增益及期望控制性能；步骤四、根据阻尼力与驱动电流转换关系，建立悬架闭环控制系统。 2.根据权利要求1所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述步骤一中，以阻尼力为控制输入并对阻尼力的约束边界进行分段近似，得如下分段约束悬架系统动力学模型：其中：为系统状态向量，zs为簧上质量位移，zu为簧下质量位移，zr为路面高度；为系统干扰输入变量；u＝F为系统控制输入变量，F为阻尼力；为加权的系统性能输出向量，ρ1、ρ2和ρ3分别为簧上质量加速度、悬架动行程和悬架动载荷的加权系数；为系统测量输出向量；i为子系统索引，I＝{1,…,N}为索引集合，N为子系统个数；Mi＝{x\|pLi≤x3-x4≤pUi}为根据阻尼振动速度划分的第i个子系统定义域，pLi、pUi为子系统的状态边界，qLi、qUi为子系统的控制量约束边界；Ai，Bi，Ci，Di，Li，Hi为具有相应维度的系统矩阵，ai为仿射项；根据分段约束悬架系统动力学模型，以保证闭环系统渐进稳定、保证控制量约束以及保证从w到z的H∞范数小于一个指定常数γ为目标，设计如下具有仿射项的状态反馈控制器：其中：为仿射项，为状态反馈增益。 3.根据权利要求2所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述 4.根据权利要求1所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述步骤二中，在有限传感器数量情况下，输出反馈控制器具有如下形式： u(k)＝Kiy(k)+di,i∈I；其中：为仿射项，Ki为输出反馈增益。 5.根据权利要求4所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述 6.根据权利要求1所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述步骤三中，设计参数具体为分区个数N、干扰能量上界值wmax、扰动抑制的性能指标γ和自定义矩阵Si，分别对应为参数一、参数二、参数三和参数四。 7.根据权利要求6所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述参数一、参数二、参数三和参数四的具体调节原则和方案为：参数一同时影响系统的复杂程度和非线性约束的近似精度，参数一应在考虑两种影响之后折中选取；参数二和参数三影响凸优化问题求解的可行性以及闭环系统的性能，参数二和参数三的选择需在两种影响之间折中选取；参数四仅影响凸优化问题求解的可行性，按照如下方法计算得到： 8.根据权利要求1所述的保证阻尼力约束的汽车磁流变悬架静态输出反馈控制方法，其特征在于所述步骤四中，阻尼力与驱动电流转换关系如下：其中：I为驱动电流，u为期望的阻尼力，zdef＝zs-zu为悬架伸缩量，c0、k0、ymr、c1、k1为与磁流变减震器非线性特性相关的模型参数。
所属类别：	发明专利