CN102322495A - 磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及载重汽车的减振技术，具体是一种磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法。本发明解决了磁流变液减振器的非线性和时滞性问题。磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法，该方法是采用如下步骤实现的：（1）利用加速度传感器在线采集垂直振动信号；（2）运用灰色预测模型求出预测偏差及其变化量；（3）将预测偏差及其变化量作为模糊控制器的输入量；（4）模糊控制器根据预测偏差及其变化量计算得出磁流变液减振器所需电流的大小。本发明解决了磁流变液减振器的非线性和时滞性问题，其能够方便地应用到载重汽车的半主动悬架系统上，并可实现对半主动悬架系统进行实时控制。

Description

磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法
技术领域
本发明涉及载重汽车的减振技术，具体是一种磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法。
背景技术
目前，载重汽车的悬架系统主要分为被动式悬架系统和半主动悬架系统。其中，被动式悬架系统是借助钢板弹簧等弹性元件和阻尼减振元件缓和消耗汽车行驶时由路面产生的振动，由于其系统振动特性是固定不变的，很难同时兼顾乘坐舒适性和操作稳定性。而半主动悬架系统的结构参数（如阻尼、弹簧刚度等）具有可调性，因此能较好地满足车辆行驶的要求。磁流变液减振器是实现半主动悬架系统的一种阻尼器，其工作原理是：磁流变液可以通过控制外加磁场进行变化，在外加磁场作用下能在瞬间（毫秒级）从自由流动的流体转变为半固体，呈现可控的屈服强度，而且这种变化具有可逆性，因此利用磁流变液技术对载重汽车悬架系统阻尼进行实时控制，可以提高减振效果、改善载重汽车的行驶性能，延长载重汽车的使用寿命，减少由于载重汽车重载行驶对道路的损坏。由于磁流变液减振器通常是非线性、时滞性的，其应用受到限制。因此，设计一种合理可行的针对磁流变液减振器的控制方法就成为实现半主动悬架系统的关键。
发明内容
本发明为了解决磁流变液减振器的非线性和时滞性问题，提供了一种磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法，该方法是采用如下步骤实现的：（1）利用加速度传感器在线采集垂直振动信号；（2）将所采集的垂直振动信号作为灰色预测模型的原始数列，运用灰色预测模型求出预测偏差及其变化量；（3）将运用灰色预测模型求出的预测偏差及其变化量作为模糊控制器的输入量；（4）模糊控制器根据预测偏差及其变化量计算得出磁流变液减振器所需电流的大小，并输出电流来控制磁流变液减振器阻尼力的大小。所述灰色预测模型、模糊控制器均为现有公知结构。
所述步骤（1）中，加速度传感器按照一定的采样频率采集载重汽车的垂直振动加速度。
所述步骤（2）中，预测偏差及其变化量包括载重汽车的垂直振动速度预测值和垂直振动加速度预测值，运用灰色预测模型求出预测偏差及其变化量的具体步骤如下：
a. 依据垂直振动信号建立原始离散数列：
Figure 873817DEST_PATH_IMAGE001
，其中，n为数列长度，一般n≥4；
b.对原始数列进行累加生成： 
Figure 782034DEST_PATH_IMAGE002
，k=（1，2，……，n）        
c.构建数据矩阵B和数据向量XN，以此来求出发展系数a和灰色输入u：
Figure 49067DEST_PATH_IMAGE003
Figure 310284DEST_PATH_IMAGE004
Figure 979163DEST_PATH_IMAGE005
；
d.求出预测值：
Figure 851490DEST_PATH_IMAGE007
；
e.数据还原：
Figure 588502DEST_PATH_IMAGE008
，其中，
Figure 174204DEST_PATH_IMAGE009
为第P步的预测值。
所述步骤（3）中，预测偏差及其变化量包括载重汽车的垂直振动速度预测值和垂直振动加速度预测值；模糊控制器为二维模糊控制器。
所述步骤（4）中，磁流变液减振器阻尼力的大小控制在车体静止时的稳态值附近。
本发明所述的磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法通过灰色预测模型预测载重汽车的运动状态，很好地弥补了模糊控制算法等待偏差产生之后才计算输出控制量的滞后问题，即消除了磁流变液减振器的非线性和时滞性，由此拓展了磁流变液减振器的适用范围。基于本发明所述的磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法，便能够利用磁流变液减振器成功实现半主动悬架系统。
本发明通过对灰色预测技术和模糊控制技术进行综合，解决了磁流变液减振器的非线性和时滞性问题，其能够方便地应用到载重汽车的半主动悬架系统上，并可实现对半主动悬架系统进行实时控制，在兼顾乘坐舒适性和操作稳定性的同时，可以提高减振效果、改善载重汽车的行驶性能，延长载重汽车的使用寿命，减少由于载重汽车重载行驶对道路的损坏。
附图说明
图1是本发明的控制流程图。
具体实施方式
磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法，该方法是采用如下步骤实现的（如图1所示）：
（1）利用加速度传感器在线采集垂直振动信号；
（2）将所采集的垂直振动信号作为灰色预测模型的原始数列，运用灰色预测模型求出预测偏差及其变化量；
（3）将运用灰色预测模型求出的预测偏差及其变化量作为模糊控制器的输入量；
（4）模糊控制器根据预测偏差及其变化量计算得出磁流变液减振器所需电流的大小，并输出电流来控制磁流变液减振器阻尼力的大小。

Claims (1)

1.一种磁流变液减振器灰色预测模糊控制方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：
（1）利用加速度传感器在线采集垂直振动信号；
（2）将所采集的垂直振动信号作为灰色预测模型的原始数列，运用灰色预测模型求出预测偏差及其变化量；
（3）将运用灰色预测模型求出的预测偏差及其变化量作为模糊控制器的输入量；
（4）模糊控制器根据预测偏差及其变化量计算得出磁流变液减振器所需电流的大小，并输出电流来控制磁流变液减振器阻尼力的大小。
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