CN109334377A - 磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数lqg时滞补偿控制系统及其构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统及其构造方法，通过簧载质量加速度传感器和车轮质量加速度传感器的输出端连接扩展卡尔曼滤波器，扩展卡尔曼滤波器的连接等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器，等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器分别连接时滞补偿预测控制器与半主动力求取控制器，时滞补偿预测控制器连接等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器的输入，半主动力求取控制器分别连接扩展卡尔曼滤波器与控制电流求解控制器，将控制电流求解控制器连接数控电流源，进而实现磁流变半主动悬架的减振器响应时滞与力学特性时变的补偿控制，通过等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制，可以实现精确跟踪悬架综合性能指标，进而能取得更理想的时滞补偿控制效果。

Description

磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统 及其构造方法

技术领域

本发明属于车辆悬架控制领域，尤其涉及一种磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统及其构造方法。

背景技术

悬架是汽车重要的结构与功能部件，对汽车的乘坐舒适性和行驶安全性有重要的影响。磁流变半主动悬架不需要输出主动力，能根据车辆行驶工况的变化输出具有正阻尼特性的半主动控制力，无需为磁流变减振器专门配备动力源，接近主动悬架的综合性能。

但目前磁流变半主动悬架存在的问题是响应时滞，该响应时滞产生原因主要有：传感器传输时滞、控制器计算时滞、电流响应时滞、磁流变液响应时滞等影响车辆行驶的平顺性和安全性。因此，在磁流变半主动悬架的控制系统设计时，必须要考虑磁流变减振器的响应时滞问题。

目前，关于磁流变减振器的响应时滞补偿，采用Smith预测器方法、基于Lyapunov-Krasovskii稳定性定理的鲁棒控制方法。虽然关于磁流变减振器的力学特性时变与响应时滞补偿控制研究现在取得了一定的成果，但与理想半主动悬架的性能还有较大的差距。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统及其构造方法，目的在于获得理想的时滞补偿控制效果。

磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统，包括在垂直方向上，车辆的车轮质量与等效成弹簧的轮胎组成车轮，车轮位于簧载质量的下方，簧载质量与车轮质量之间并联有悬架弹簧和磁流变减振器；在簧载质量上设有簧载质量加速度传感器，在车轮质量上设有车轮质量加速度传感器，所述簧载质量加速度传感器和车轮质量加速度传感器分别连接磁流变半主动悬架控制器，所述磁流变半主动悬架控制器连接数控电流源，所述数控电流源连接磁流变减振器。

进一步，所述磁流变半主动悬架控制器包括扩展卡尔曼滤波器、时滞补偿预测控制器、等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器、理想半主动力求解控制器与控制电流求解控制器；所述簧载质量加速度传感器和车轮质量加速度传感器的输出端连接扩展卡尔曼滤波器，将所接收的当前时刻的簧载质量加速度与当前时刻的车轮质量加速度传输给扩展卡尔曼滤波器，所述扩展卡尔曼滤波器的输出端连接等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器，等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器的输出分别连接时滞补偿预测控制器与理想半主动力求解控制器，所述时滞补偿预测控制器的输出连接等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器的输入，所述理想半主动力求解控制器的输出端分别连接扩展卡尔曼滤波器与控制电流求解控制器，所述控制电流求解控制器的输出端连接数控电流源。

磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统构造方法，包括以下步骤：

步骤1，扩展卡尔曼滤波器对所接收的当前时刻两个加速度和上一个工作循环求得的理想半主动力进行处理，输出当前时刻的车辆运动状态向量X及磁流变减振器的复合输出力变化量F_d的观测量

步骤2，等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器对当前时刻的复合输出力变化量的观测量和上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)进行处理，输出给上一工作循环的理想主动控制预测力以及当前时刻的理想主动控制预测力F_p；

步骤3，时滞补偿预测控制器根据上一工作循环的理想主动控制预测力求得的上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)；

步骤4，理想半主动力求解控制器输出当前时刻的理想半主动控制力F_ps；

步骤5，控制电流求解控制器根据当前时刻的理想半主动控制力F_ps得到理想控制电流I_i；

步骤6，将理想控制电流值I_i输入至数控电流源，数控电流源输出实际控制电流I_a至磁流变减振器，进而实现磁流变半主动悬架的减振器响应时滞与力学特性时变的补偿控制。

进一步，所述步骤1获得当前时刻的车辆运动状态及磁流变减振器的复合输出力变化量F_d的观测量具体过程如下：

步骤1.1，针对车辆垂向方向上的运动进行动力学分析，得到磁流变半主动悬架运动状态方程；

其中，m₁是车轮质量，m₂是簧载质量，k₁是轮胎刚度，k₂是悬架刚度，z₁是车轮质量的垂直位移，z₂是簧载质量的垂直位移，分别为z₁、z₂的一阶微分，分别为z₁、z₂的二阶微分，q是路面不平度对车轮的位移输入，t是当前时刻，τ为响应时滞时间，c₀是磁流变减振器的基值黏性阻尼系数，F_MR-I是为稳态磁流变减振器通过电流控制的阻尼力部分，简称稳态控制力，磁流变减振器复合输出力时变量F_d；

步骤1.2，通过扩展卡尔曼滤波器观测出磁流变减振器复合输出力时变量F_d：

根据：F_d＝F_{MR_r}-F_MR+ks+{f_y0tanh[b₁v+b₂sgn(a)]+f₀}

将F_d写成干扰形式：

其中，F_{MR_r}为磁流变减振器的实时输出力，F_MR为磁流变减振器的稳态输出力，k为磁流变减振器的稳态刚度系数，s、v、a分别减振器活塞相对于减振器筒的位移、速度、加速度，b₁、b₂、f_y0为拟合参数，tanh()表示双曲正切函数，f₀为稳态偏置力，q_d为干扰量，λ为正实数，是F_d的一阶导数；

步骤1.3，获得当前时刻的车辆运动状态向量X及磁流变减振器的复合输出力变化量F_d的观测量

根据状态方程：

求得包含磁流变减振器的复合输出力变化量的观测量

其中，为状态方程的输出，为的一阶微分，是X₁的观测值，X＝(x₁,x₂,x₃,x₄)^T，x₁＝z₁-q，x₂＝z₂-z₁，z₁是车轮质量的垂直位移，z₂是簧载质量的垂直位移，分别为z₁、z₂的一阶微分 λ为正实数，m₁与m₂分别是车轮质量和簧载质量，k₁与k₂分别是轮胎刚度和悬架刚度，c₀为磁流变减振器的基值黏性阻尼系数，U₁＝[F(t-τ)]， G＝[-1 0 0 0]^T； 为X的一阶微分；G＝[-1 0 0 0]^T，U＝[F_MR-I(t-τ)+F_d]，q是路面不平度对车轮的位移输入，其一阶微分用下式表示为：

式中：为q的一阶微分；n₀是空间参考频率，取0.1；w是路面白噪声信号；G_q(n₀)是路面不平度系数；v是车速；f₀是下截止频率，等于0.011v。

进一步，P_k、N_k、R_k通过以下方法求得：

P_k是以下黎卡提方程的唯一解；

式中，V₁是簧载质量加速度与车轮质量加速度测量信号噪声向量；为干扰量W₁的自谱；为测量信号噪声向量V₁的自谱；为W₁与V₁的互谱。

进一步，获得当前时刻的理想主动控制预测力F_p的方法是：

K_p为控制计算向量，K_p按LQR函数(K_p,S_p,E_p)＝LQR(A₂,B₂,Q_2s,R_2s,N₂)求取，S_p和E_p分别是求解K_p用黎卡提方程的和特征向量， N₂＝[0_1×6]，R_2s＝ψ[00 0 0 A(4,5) 0]^T[0 0 0 0 A(4,5) 0]， ψ为小于1的正等效替换系数，必须满足正定，则是悬架综合性能指标的等效替换，

进一步，求得的上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)，具体过程为：

其中，是上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)的一阶导数，为为上式所示时滞补偿预测方程的输出，等于F^b(t-τ)。

进一步，当前时刻的理想半主动控制力F_ps的方法为：

其中，x₁＝z₁-q，x₂＝z₂-z₁，z₁是车轮质量的垂直位移，z₂是簧载质量的垂直位移，分别为z₁、z₂的一阶微分。

进一步，得到理想控制电流I_i的方法为：

其中，f_{MR_I}为稳态控制力的励磁电流系数，f_{MR_I}＝c₁v+f_y1tanh[b₁v+b₂sgn(a)]，c₁为受电流影响的屈服后的稳态黏性阻尼系数，v、a分别减振器活塞相对于减振器筒的速度、加速度，b₁、b₂为拟合参数，tanh()表示双曲正切函数。

进一步，得到磁流变减振器的稳态输出力F_MR的方法为：

F_{MR_I}＝f_{MR_I}×I_a

f_{MR_I}＝c₁v+f_y1tanh[b₁v+b₂sgn(a)]

F_MR＝F_{MR_I}+F_{MR_0}

F_{MR_0}＝ks+f_y0tanh[b₁v+b₂sgn(a)]+f₀+c₀v

式中：f_{MR_I}为稳态控制力的励磁电流系数；F_{MR_0}为不受电流影响的稳态输出力；c₀为磁流变减振器的稳态基值黏性阻尼系数；c₁为受电流影响的屈服后的稳态黏性阻尼系数；k为磁流变减振器的稳态刚度系数；tanh()表示双曲正切函数，f₀为稳态偏置力；s、v、a分别减振器活塞相对于减振器筒的位移、速度、加速度；b₁、b₂、f_y0、f_y1为拟合参数。

本发明的有益效果：

1、不需要进行受温度变化、部件老化、磁流变液中铁磁颗粒沉积影响的磁流变减振器力学特性准确建模，控制简单精准。

2、通过扩展卡尔曼滤波器可以直接将磁流变减振器输出力的时变量实时观测出来，为磁流变半主动悬架的时滞补偿控制奠定基础；通过等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制，可以实现精确跟踪悬架综合性能指标，进而能取得更理想的时滞补偿控制效果

附图说明

图1是本发明控制系统与磁流变半主动悬架的连接结构示意图；

图2是图1中所示的本发明控制系统的控制结构框图；

图中，1、悬架弹簧；2、簧载质量；3、簧载质量加速度传感器；4、磁流变半主动悬架控制器；5、车轮质量加速度传感器；6、磁流变减振器；7、车轮质量；8、等效成弹簧的轮胎；9、数控电流源；10、扩展卡尔曼滤波器；11、时滞补偿预测控制器；12、等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器；13、理想半主动力求解控制器；14、控制电流求解控制器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，采用1/4车2自由度车辆的磁流变半主动悬架为例，一种磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统，包括在垂直方向上，车辆的车轮质量7与等效成弹簧的轮胎8组成车轮，车轮位于簧载质量2的下方，簧载质量2与车轮质量7之间并联有悬架弹簧1和磁流变减振器6；在簧载质量2上设有簧载质量加速度传感器3，在车轮质量7上设有车轮质量加速度传感器5，所述簧载质量加速度传感器3和车轮质量加速度传感器5分别连接磁流变半主动悬架控制器4，所述磁流变半主动悬架控制器4连接数控电流源9，所述数控电流源9连接磁流变减振器6；

如图2所示，磁流变半主动悬架控制器4包括扩展卡尔曼滤波器10、时滞补偿预测控制器11、等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器12、半主动力求取控制器13与控制电流求解控制器14；簧载质量加速度传感器3和车轮质量加速度传感器5的输出端连接扩展卡尔曼滤波器10，将所接收的当前时刻的簧载质量加速度与当前时刻的车轮质量加速度传输给扩展卡尔曼滤波器10，同时，半主动力求取控制器13将上一个工作控制循环的上一工作循环理想半主动力给扩展卡尔曼滤波器10，扩展卡尔曼滤波器10进行处理后输出当前时刻的车辆运动状态及磁流变减振器的复合输出力变化量的观测量扩展卡尔曼滤波器10的输出端连接等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器12，将当前时刻复合输出力变化量的观测量传送给等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器12，等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器12的输出分别连接时滞补偿预测控制器11与半主动力求取控制器13，等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器12将处理后得到的将输出的上一个工作循环的理想主动控制预测力传送给时滞补偿预测控制器11，将当前时刻的理想主动控制预测力F_p传送给理想半主动力求解控制器13；所述时滞补偿预测控制器11的输出连接等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器12的输入，时滞补偿预测控制器11将输出的上一个工作循环求得的上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)传输给等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器12；半主动力求取控制器13的输出端分别连接扩展卡尔曼滤波器10与控制电流求解控制器14，。理想半主动力求解控制器13以当前时刻的理想主动控制预测力F_p为输入，输出上一个工作循环求得的理想半主动力和当前时刻的理想半主动控制力F_ps，将当前时刻的理想半主动控制力F_ps控制电流求解控制器14；控制电流求解控制器14的输出端串接数控电流源9，控制电流求解控制器14以当前时刻的理想半主动控制力F_ps为输入，输出当前时刻的理想控制电流值I_i给数控电流源9。数控电流源9以当前时刻的理想控制电流值I_i为输入，输出当前时刻的实际控制电流I_a至磁流变减振器6，进而实现磁流变半主动悬架的减振器响应时滞与力学特性时变的补偿控制。

一种磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统构造方法，

步骤1，扩展卡尔曼滤波器10对所接收的当前时刻两个加速度和上一个工作循环求得的理想半主动力进行处理，输出当前时刻的车辆运动状态及磁流变减振器的复合输出力变化量F_d的观测量具体过程如下：

步骤1.1，针对车辆垂向方向上的运动进行动力学分析，得到磁流变半主动悬架运动状态方程；

其中，m₁是车轮质量，m₂是簧载质量，k₁是轮胎刚度，k₂是悬架刚度，z₁是车轮质量的垂直位移，z₂是簧载质量的垂直位移，分别为z₁、z₂的一阶微分，分别为z₁、z₂的二阶微分，q是路面不平度对车轮的位移输入，t是当前时刻，τ为响应时滞时间，c₀是磁流变减振器的基值黏性阻尼系数，F_MR-I是为稳态磁流变减振器通过电流控制的阻尼力部分，简称稳态控制力，磁流变减振器复合输出力时变量F_d；

步骤1.2，通过扩展卡尔曼滤波器10观测出磁流变减振器复合输出力时变量F_d：

根据公式：

F_d＝F_{MR_r}-F_MR+ks+{f_y0tanh[b₁v+b₂sgn(a)]+f₀} (2)

将F_d写成干扰形式：

其中，F_{MR_r}为磁流变减振器的实时输出力，F_MR为磁流变减振器的稳态输出力，k为磁流变减振器的稳态刚度系数，s、v、a分别减振器活塞相对于减振器筒的位移、速度、加速度，b₁、b₂、f_y0为拟合参数，tanh()表示双曲正切函数，f₀为稳态偏置力，q_d为干扰量，λ为正实数，是F_d的一阶导数；

步骤1.3，获得当前时刻的车辆运动状态向量X及磁流变减振器的复合输出力变化量F_d的观测量

根据状态方程：求得包含磁流变减振器的复合输出力变化量的观测量无需进行考虑温度变化、部件老化及铁磁颗粒沉积导致的磁流变减振器力学特性复杂建模过程，避免了模型不准确的问题。

其中，为状态方程的输出，为的一阶微分，是X₁的观测值，当前时刻的车辆运动状态向量X＝(x₁,x₂,x₃,x₄)^T，x₁＝z₁-q，x₂＝z₂-z₁，向量向量向量向量λ为正实数，m₁与m₂分别是车轮质量和簧载质量，k₁与k₂分别是轮胎刚度和悬架刚度，c₀为磁流变减振器的基值黏性阻尼系数，向量U₁＝[F(t-τ)]， G＝[-1 0 0 0]^T； 为X的一阶微分；G＝[-1 0 0 0]^T，U＝[F_MR-I(t-τ)+F_d]，q是路面不平度对车轮的位移输入，其一阶微分用下式表示为：

式中：为q的一阶微分；n₀是空间参考频率，取0.1；w是路面白噪声信号；G_q(n₀)是路面不平度系数；v是车速；f₀是下截止频率，等于0.011v。

进一步，P_k、N_k、R_k通过以下方法求得：

P_k是以下黎卡提方程的唯一解；

式中，V₁是簧载质量加速度与车轮质量加速度测量信号噪声向量；为干扰量W₁的自谱；为测量信号噪声向量V₁的自谱；为W₁与V₁的互谱。

步骤2，等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器12对当前时刻的复合输出力变化量的观测量和上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)进行处理，输出给上一工作循环的理想主动控制预测力以及当前时刻的理想主动控制预测力F_p的方法是：

K_p按LQR函数(K_p,S_p,E_p)＝LQR(A₂,B₂,Q_2s,R_2s,N₂)求取，S_p和E_p分别是求解K_p用黎卡提方程的和特征向量， N₂＝[0_1×6]，R_2s＝ψ[00 0 0 A(4,5) 0]^T[0 0 0 0 A(4,5) 0]， ψ为小于1的正等效替换系数，必须满足正定，则是悬架综合性能指标的等效替换，

因此，本发明提供的等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制可以解决因R₂＝[0]而导致LQR()函数不能工作，从而实现对悬架综合性能指标进行精确的时滞补偿控制。

步骤3，时滞补偿预测控制器11根据上一工作循环的理想主动控制预测力求得的上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)，具体过程为：

其中，是上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)的一阶导数，为上式所示时滞补偿预测方程的输出，等于F^b(t-τ)。

步骤4，理想半主动力求解控制器13输出当前时刻的理想半主动控制力F_ps的方法为：

其中，x₁＝z₁-q，x₂＝z₂-z₁，z₁是车轮质量的垂直位移，z₂是簧载质量的垂直位移，分别为z₁、z₂的一阶微分。

步骤5，控制电流求解控制器14根据当前时刻的理想半主动控制力得到理想控制电流I_i的方法为：

其中，f_{MR_I}为稳态控制力的励磁电流系数，f_{MR_I}＝c₁v+f_y1tanh[b₁v+b₂sgn(a)]，c₁为受电流影响的屈服后的稳态黏性阻尼系数，v、a分别减振器活塞相对于减振器筒的速度、加速度，b₁、b₂为拟合参数，tanh()表示双曲正切函数。

步骤6，将理想控制电流值I_i输入至数控电流源9，数控电流源9输出实际控制电流I_a至磁流变减振器6，进而实现磁流变半主动悬架的减振器响应时滞与力学特性时变的补偿控制；

得到磁流变减振器6的稳态输出力F_MR的方法为：

F_{MR_I}＝f_{MR_I}×I_a (11)

f_{MR_I}＝c₁v+f_y1tanh[b₁v+b₂sgn(a)] (12)

F_MR＝F_{MR_I}+F_{MR_0} (13)

F_{MR_0}＝ks+f_y0tanh[b₁v+b₂sgn(a)]+f₀+c₀v (14)

式中：f_{MR_I}为稳态控制力的励磁电流系数；F_{MR_0}为不受电流影响的稳态输出力；c₀为磁流变减振器的稳态基值黏性阻尼系数；c₁为受电流影响的屈服后的稳态黏性阻尼系数；k为磁流变减振器的稳态刚度系数；tanh()表示双曲正切函数，f₀为稳态偏置力；s、v、a分别减振器活塞相对于减振器筒的位移、速度、加速度；b₁、b₂、f_y0、f_y1为拟合参数。

将理想控制电流值I_i输入至数控电流源9，数控电流源9输出实际控制电流I_a至磁流变减振器6，进而实现磁流变半主动悬架的减振器响应时滞与力学特性时变的补偿控制。

本发明中的扩展卡尔曼滤波器10能观测磁流变减振器复合输出力时变量，等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器12进行磁流变半主动悬架力学特性时变与响应时滞的补偿控制，利用扩展卡尔曼滤波器10与等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器12能有效改善车辆磁流变半主动悬架存在的减振器力学特性时变与响应时滞问题，实现车辆磁流变半主动悬架控制系统的减振器力学特性时变与响应时滞补偿控制。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统,其特征在于，包括在垂直方向上，车辆的车轮质量(7)与等效成弹簧的轮胎(8)组成车轮，车轮位于簧载质量(2)的下方，簧载质量(2)与车轮质量(7)之间并联有悬架弹簧(1)和磁流变减振器(6)；在簧载质量(2)上设有簧载质量加速度传感器(3)，在车轮质量(7)上设有车轮质量加速度传感器(5)，所述簧载质量加速度传感器(3)和车轮质量加速度传感器(5)分别连接磁流变半主动悬架控制器(4)，所述磁流变半主动悬架控制器(4)连接数控电流源(9)，所述数控电流源(9)连接磁流变减振器(6)。

2.根据权利要求1所述的磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统，其特征在于，所述磁流变半主动悬架控制器(4)包括扩展卡尔曼滤波器(10)、时滞补偿预测控制器(11)、等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器(12)、半主动力求取控制器(13)与控制电流求解控制器(14)；所述簧载质量加速度传感器(3)和车轮质量加速度传感器(5)的输出端连接扩展卡尔曼滤波器(10)，所述扩展卡尔曼滤波器(10)的输出端连接等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器(12)，等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器(12)的输出分别连接时滞补偿预测控制器(11)与半主动力求取控制器(13)，所述时滞补偿预测控制器(11)的输出连接等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器(12)的输入，所述半主动力求取控制器(13)的输出端分别连接扩展卡尔曼滤波器(10)与控制电流求解控制器(14)，所述控制电流求解控制器(14)的输出端连接数控电流源(9)。

3.一种如权利要求1所述的磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统构造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，扩展卡尔曼滤波器(10)对所接收的当前时刻两个加速度和上一个工作循环求得的理想半主动力进行处理，输出当前时刻的车辆运动状态向量X及磁流变减振器的复合输出力变化量F_d的观测量

步骤2，等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制器(12)对当前时刻的复合输出力变化量的观测量和上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)进行处理，输出给上一工作循环的理想主动控制预测力以及当前时刻的理想主动控制预测力F_p；

步骤3，时滞补偿预测控制器(11)根据上一工作循环的理想主动控制预测力求得的上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)；

步骤4，理想半主动力求解控制器(13)输出当前时刻的理想半主动控制力F_ps；

步骤5，控制电流求解控制器(14)根据当前时刻的理想半主动控制力F_ps得到理想控制电流I_i；

步骤6，将理想控制电流值I_i输入至数控电流源(9)，数控电流源(9)输出实际控制电流I_a至磁流变减振器(6)，进而实现磁流变半主动悬架的减振器响应时滞与力学特性时变的补偿控制。

4.根据权利要求3所述的磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统构造方法，其特征在于，步骤1中获得当前时刻的车辆运动状态向量X及磁流变减振器的复合输出力变化量F_d的观测量具体过程如下：

步骤1.1，针对车辆垂向方向上的运动进行动力学分析，得到磁流变半主动悬架运动状态方程；

其中，m₁是车轮质量，m₂是簧载质量，k₁是轮胎刚度，k₂是悬架刚度，z₁是车轮质量的垂直位移，z₂是簧载质量的垂直位移，分别为z₁、z₂的一阶微分，分别为z₁、z₂的二阶微分，q是路面不平度对车轮的位移输入，t是当前时刻，τ为响应时滞时间，c₀是磁流变减振器的基值黏性阻尼系数，F_MR-I是为稳态磁流变减振器通过电流控制的阻尼力部分，简称稳态控制力，磁流变减振器复合输出力时变量F_d。

步骤1.2，通过扩展卡尔曼滤波器10观测出磁流变减振器复合输出力时变量F_d：

根据：F_d＝F_{MR_r}-F_MR+ks+{f_y0tanh[b₁v+b₂sgn(a)]+f₀}

将F_d写成干扰形式：

其中，F_{MR_r}为磁流变减振器的实时输出力，F_MR为磁流变减振器的稳态输出力，k为磁流变减振器的稳态刚度系数，s、v、a分别减振器活塞相对于减振器筒的位移、速度、加速度，b₁、b₂、f_y0为拟合参数，tanh()表示双曲正切函数，f₀为稳态偏置力，q_d为干扰量，λ为正实数，是F_d的一阶导数；

步骤1.3，获得当前时刻的车辆运动状态向量X及磁流变减振器的复合输出力变化量F_d的观测量

根据状态方程：求得磁流变减振器的复合输出力变化量的观测量

其中，为状态方程的输出，为的一阶微分，是X₁的观测值，矩阵X当前时刻的车辆运动状态向量，X＝(x₁,x₂,x₃,x₄)^T，x₁＝z₁-q，x₂＝z₂-z₁，z₁是车轮质量的垂直位移，z₂是簧载质量的垂直位移，分别为z₁、z₂的一阶微分λ为正实数，m₁与m₂分别是车轮质量和簧载质量，k₁与k₂分别是轮胎刚度和悬架刚度，c₀为磁流变减振器的基值黏性阻尼系数，U₁＝[F(t-τ)]， G＝[-1 0 0 0]^T； 为X的一阶微分；G＝[-1 0 0 0]^T，U＝[F_MR-I(t-τ)+F_d]，q是路面不平度对车轮的位移输入，为q的一阶微分；P_k是以下黎卡提方程的唯一解，

式中，V₁是簧载质量加速度与车轮质量加速度测量信号噪声向量；E{W₁ ^TW₁}为干扰量W₁的自谱；E{V₁ ^TV₁}为测量信号噪声向量V₁的自谱；E{W₁ ^TV₁}为W₁与V₁的互谱。

5.根据权利要求3所述的磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统构造方法，其特征在于，获得当前时刻的理想主动控制预测力F_p的方法是：

其中，K_p为控制计算向量。

6.根据权利要求5所述的磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统构造方法，其特征在于，K_p按LQR函数(K_p,S_p,E_p)＝LQR(A₂,B₂,Q_2s,R_2s,N₂)求取，S_p和E_p分别是求解K_p用黎卡提方程的和特征向量， N₂＝[0_1×6]，R_2s＝ψ[00 0 0 A(4,5) 0]^T[0 0 0 0 A(4,5) 0]， ψ为小于1的正等效替换系数，必须满足正定，则是悬架综合性能指标的等效替换，

7.根据权利要求3所述的磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统构造方法，其特征在于，求得的上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)，具体过程为：

其中，是上一工作循环理想时滞主动力F^b(t-τ)的一阶导数，为上式所示时滞补偿预测方程的输出，等于F^b(t-τ)。

8.根据权利要求3所述的磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统构造方法，其特征在于，当前时刻的理想半主动控制力F_ps的方法为：

其中，x₁＝z₁-q，x₂＝z₂-z₁，z₁是车轮质量的垂直位移，z₂是簧载质量的垂直位移，分别为z₁、z₂的一阶微分。

9.根据权利要求3所述的磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统构造方法，其特征在于，得到理想控制电流I_i的方法为：

其中，f_{MR_I}为稳态控制力的励磁电流系数，f_{MR_I}＝c₁v+f_y1tanh[b₁v+b₂sgn(a)]，c₁为受电流影响的屈服后的稳态黏性阻尼系数，v、a分别减振器活塞相对于减振器筒的速度、加速度，b₁、b₂为拟合参数，tanh()表示双曲正切函数。

10.根据权利要求3所述的磁流变半主动悬架等效替换泰勒级数LQG时滞补偿控制系统构造方法，其特征在于，得到磁流变减振器(6)的稳态输出力F_MR的方法为：

F_{MR_I}＝f_{MR_I}×I_a

f_{MR_I}＝c₁v+f_y1tanh[b₁v+b₂sgn(a)]

F_MR＝F_{MR_I}+F_{MR_0}

F_{MR_0}＝ks+f_y0tanh[b₁v+b₂sgn(a)]+f₀+c₀v

式中：f_{MR_I}为稳态控制力的励磁电流系数；F_{MR_0}为不受电流影响的稳态输出力；c₀为磁流变减振器的稳态基值黏性阻尼系数；c₁为受电流影响的屈服后的稳态黏性阻尼系数；k为磁流变减振器的稳态刚度系数；tanh()表示双曲正切函数，f₀为稳态偏置力；s、v、a分别减振器活塞相对于减振器筒的位移、速度、加速度；b₁、b₂、f_y0、f_y1为拟合参数。