CN109782605B - 一种用于汽车悬架系统的采样控制方法 - Google Patents

一种用于汽车悬架系统的采样控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109782605B
CN109782605B CN201910146544.1A CN201910146544A CN109782605B CN 109782605 B CN109782605 B CN 109782605B CN 201910146544 A CN201910146544 A CN 201910146544A CN 109782605 B CN109782605 B CN 109782605B
Authority
CN
China
Prior art keywords
suspension system
automobile suspension
formula
sampling
constructing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910146544.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109782605A (zh
Inventor
向峥嵘
李实�
向雨竹
邹文成
张晶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201910146544.1A priority Critical patent/CN109782605B/zh
Publication of CN109782605A publication Critical patent/CN109782605A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109782605B publication Critical patent/CN109782605B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于汽车悬架系统的采样控制方法，该方法包括以下步骤：首先应用力学原理建立汽车悬架系统的动态模型；然后通过坐标变换，建立汽车悬架系统的状态空间模型；之后针对汽车悬架系统的状态空间模型构建相应的采样控制器，实现对汽车悬架系统的控制，构造相应的李雅普诺夫函数，使闭环系统实现稳定，由此完成汽车悬架系统的采样控制。本发明的方法能使汽车悬架系统在不同运行条件下具有更好性能与鲁棒性，此外该采样控制方法简单，使控制成本显著降低，且更加便于用微处理器实现，具有较高的工程实用价值。

Description

一种用于汽车悬架系统的采样控制方法
技术领域
本发明属于智能汽车制造领域，特别涉及一种用于汽车悬架系统的采样控制方法。
背景技术
近年来，随着科学技术的进步，社会经济的发展和人民生活水平的逐步提高，人们对汽车的需求越来越大，汽车的使用越来越普及，但是随着高速公路的发展和人们对汽车性能不断的提高要求，普通的汽车悬架已经越来越不能满足人民的高要求。除了人们都普遍关注的发动机、轴距和排量外，驾驶舒适度以及安全性也是高档汽车所要具备的重要性能，而与这些重要性能指标密切相关的便是汽车悬架系统。悬架系统设计的最初期是被动悬架，在设计好之后，不能改变其性能参数，不能够根据路面状况来调节阻尼系数和弹簧刚度，其性能不能满足人们日益增长的需求。汽车行驶的平顺性和操纵稳定性是衡量汽车性能好坏的主要指标，而它又直接受到汽车悬架系统性能好坏的影响。
从技术上讲，汽车悬架是指车架、车身与车桥之间一切传动装置的总称，路面作用于车轮上的垂直反力(支撑力)，纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些力所产生的力矩都要通过悬架传递到车架(或承载式车身)。汽车悬架系统的主要作用是在传递这些力和力矩的同时，缓和不平路面传给车架或车身的冲击载荷，抑制车轮的不规则振动，提高车辆平顺性(乘坐舒适性)和安全性(操纵稳定性)。悬架系统是影响汽车性能的关键部件，建立合适的汽车悬架系统模型以及研究其控制问题对提高车辆平顺性和安全性，有着非常重要的意义，且汽车悬架系统的优化设计对车辆的总体性能有着重大的影响。近年来，针对主动悬架系统，不同的控制方法被提出来改进悬架系统的性能，例如PID控制、线性状态反馈控制和采样控制等。由于实际汽车悬架系统是一种非线性、时变的复杂物理系统，目前尚不能对其进行精确建模，因此针对主动悬架系统的采样控制问题成为一个极具潜力的研究方向。但是，由于技术上的难度，已有汽车悬架系统的建模和控制问题都没有得到较好的解决。因此，汽车悬架系统的采样控制技术就成为一个富有挑战的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能使汽车悬架系统在不同运行条件下具有更好性能与鲁棒性、且较为简单的采样控制方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于汽车悬架系统的采样控制方法，包括以下步骤：
步骤1、应用力学原理建立汽车悬架系统动态模型；
步骤2、引入坐标变换，并根据步骤1获得的汽车悬架系统动态模型，建立汽车悬架系统的状态空间模型；
步骤3、针对步骤2建立的汽车悬架系统的状态空间模型，构建采样控制器，并且设置采样周期；
步骤4、定义观测误差并构造汽车悬架系统相应的李雅普诺夫函数，利用步骤3中构建的采样控制器对汽车悬架系统进行控制使闭环系统稳定，即完成汽车悬架系统的采样控制。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：1)本发明的方法通过设置采样周期，设计过程灵活，可根据不同情况构建出更合适的控制器；2)本发明中采样控制作为一种新型的控制策略，控制效果很显著；3)本发明控制方法可以使控制成本显著降低，且更加便于用微处理器实现，具有较高的工程实用价值。
附图说明
图1为本发明用于汽车悬架系统的采样控制方法的流程图。
图2为本发明汽车悬架系统结构图。
具体实施方式
结合图1、图2，本发明一种用于汽车悬架系统的采样控制方法，包括以下步骤：
步骤1、应用力学原理建立汽车悬架系统动态模型；
步骤2、引入坐标变换，并根据步骤1获得的汽车悬架系统动态模型，建立汽车悬架系统的状态空间模型；
步骤3、针对步骤2建立的汽车悬架系统的状态空间模型，构建采样控制器，并且设置采样周期；
步骤4、定义观测误差并构造汽车悬架系统相应的李雅普诺夫函数，利用步骤3中构建的采样控制器对汽车悬架系统进行控制使闭环系统稳定，即完成汽车悬架系统的采样控制。
进一步地，步骤1所述应用力学原理建立汽车悬架系统动态模型为：
Figure BDA0001980205590000031
式中，Q(t)为流体流入液压执行器，xs(t)为悬架行程，E为有效位置面，kf,cf均为正常数，iv(t)为输入电流，y*(t)为系统输出，
Figure BDA0001980205590000032
为“*”的导数。
进一步地，步骤2所述引入坐标变换，并根据步骤1获得的汽车悬架系统动态模型，建立汽车悬架系统的状态空间模型，具体为：
步骤2-1、引入坐标变换为：
Figure BDA0001980205590000039
式中，X1(t),X2(t)均为系统的状态，y(t)为系统的输出；
步骤2-2、结合步骤2-1的坐标变换，根据步骤1获得的汽车悬架系统动态模型，建立汽车悬架系统的状态空间模型为：
Figure BDA0001980205590000033
令x1(t)＝X1(t),
Figure BDA0001980205590000034
其中L≥1为设计参数，则式(3)变换为：
Figure BDA0001980205590000035
式中，
Figure BDA0001980205590000036
进一步地，步骤3所述针对步骤2建立的汽车悬架系统的状态空间模型，构建采样控制器，并且设置采样周期，具体为：
步骤3-1、构建观测器为：
Figure BDA0001980205590000037
式中，
Figure BDA0001980205590000038
均为系统状态的估计值，u(tk)为系统的采样控制量，b1,b2为待确定参数；
步骤3-2、引入坐标变换：
Figure BDA0001980205590000041
式中，z1,z2为进行坐标变换后的系统状态量，虚拟控制器α1为：
α1＝-μ1z1 (7)
式中，
Figure BDA0001980205590000042
其中λmax(P)为待求解P的最大特征值，
Figure BDA0001980205590000043
步骤3-3、构建连续形式的虚拟控制器u*(t)为：
u*(t)＝-μ2z2 (8)
式中，
Figure BDA0001980205590000044
步骤3-4、构建采样控制器u(tk)为：
u(tk)＝-μ2z2(tk) (9)
步骤3-5、设置采样周期T为：
Figure BDA0001980205590000045
式中，
Figure BDA0001980205590000046
Figure BDA0001980205590000047
h均为正常数，λmin(P)为待求解P的最小特征值。
进一步地，步骤4所述所述定义观测误差并构造汽车悬架系统相应的李雅普诺夫函数，之后利用步骤3中构建的采样控制器对汽车悬架系统进行控制使闭环系统稳定，即完成汽车悬架系统的采样控制，具体为：
步骤4-1、定义观测误差ε为：
Figure BDA0001980205590000048
其中，
Figure BDA0001980205590000051
步骤4-2、构造汽车悬架系统相应的李雅普诺夫函数V为：
Figure BDA0001980205590000052
步骤4-3、在步骤4-1、步骤4-2的基础上，由式(9)的采样控制器对汽车悬架系统进行控制，获得：
Figure BDA0001980205590000053
进一步获得：
Figure BDA0001980205590000054
式中，α为正常数；
进行变换
Figure BDA0001980205590000055
由式(14)获得：
Figure BDA0001980205590000056
式中，
Figure BDA0001980205590000057
由式(15)获得：
Figure BDA0001980205590000058
进一步获得：
V(tk+1)≤ρ2V(tk)，t→∞ (17)
式中，
Figure BDA0001980205590000059
由式(17)可知，构造的李雅普诺夫函数有界，闭环系统稳定。
本发明的方法能使汽车悬架系统在不同运行条件下具有更好性能与鲁棒性，此外该采样控制方法简单，使控制成本显著降低，且更加便于用微处理器实现，具有较高的工程实用价值。

Claims (1)

1.一种用于汽车悬架系统的采样控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、应用力学原理建立汽车悬架系统动态模型；所述应用力学原理建立汽车悬架系统动态模型为：
Figure FDA0003343547150000011
式中，Q(t)为流体流入液压执行器，xs(t)为悬架行程，E为有效位置面，kf,cf均为正常数，iv(t)为输入电流，y*(t)为系统输出，
Figure FDA0003343547150000012
为“*”的导数；
步骤2、引入坐标变换，并根据步骤1获得的汽车悬架系统动态模型，建立汽车悬架系统的状态空间模型；具体为：
步骤2-1、引入坐标变换为：
Figure FDA0003343547150000013
式中，X1(t),X2(t)均为系统的状态，y(t)为系统的输出；
步骤2-2、结合步骤2-1的坐标变换，根据步骤1获得的汽车悬架系统动态模型，建立汽车悬架系统的状态空间模型为：
Figure FDA0003343547150000014
令x1(t)＝X1(t),
Figure FDA0003343547150000015
其中L≥1为设计参数，则式(3)变换为：
Figure FDA0003343547150000016
式中，
Figure FDA0003343547150000017
步骤3、针对步骤2建立的汽车悬架系统的状态空间模型，构建采样控制器，并且设置采样周期；具体为：
步骤3-1、构建观测器为：
Figure FDA0003343547150000021
式中，
Figure FDA0003343547150000022
均为系统状态的估计值，u(tk)为系统的采样控制量，b1,b2为待确定参数；
步骤3-2、引入坐标变换：
Figure FDA0003343547150000023
式中，z1,z2为进行坐标变换后的系统状态量，虚拟控制器α1为：
α1＝-μ1z1 (7)
式中，
Figure FDA0003343547150000024
其中λmax(P)为待求解P的最大特征值，
Figure FDA0003343547150000025
步骤3-3、构建连续形式的虚拟控制器u*(t)为：
Figure FDA0003343547150000026
式中，
Figure FDA0003343547150000027
步骤3-4、构建采样控制器u(tk)为：
u(tk)＝-μ2z2(tk) (9)
步骤3-5、设置采样周期T为：
Figure FDA0003343547150000028
式中，
Figure FDA0003343547150000029
Figure FDA00033435471500000210
h均为正常数，λmin(P)为待求解P的最小特征值；
步骤4、定义观测误差并构造汽车悬架系统相应的李雅普诺夫函数，利用步骤3中构建的采样控制器对汽车悬架系统进行控制使闭环系统稳定，即完成汽车悬架系统的采样控制；具体为：
步骤4-1、定义观测误差ε为：
Figure FDA0003343547150000031
其中，
Figure FDA0003343547150000032
步骤4-2、构造汽车悬架系统相应的李雅普诺夫函数V为：
Figure FDA0003343547150000033
步骤4-3、在步骤4-1、步骤4-2的基础上，由式(9)的采样控制器对汽车悬架系统进行控制，获得：
Figure FDA0003343547150000034
进一步获得：
Figure FDA0003343547150000035
式中，α为正常数；
进行变换
Figure FDA0003343547150000036
由式(14)获得：
Figure FDA0003343547150000037
式中，
Figure FDA0003343547150000038
由式(15)获得：
Figure FDA0003343547150000039
进一步获得：
V(tk+1)≤ρ2V(tk)，t→∞ (17)
式中，
Figure FDA00033435471500000310
由式(17)可知，构造的李雅普诺夫函数有界，闭环系统稳定。
CN201910146544.1A 2019-02-27 2019-02-27 一种用于汽车悬架系统的采样控制方法 Active CN109782605B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910146544.1A CN109782605B (zh) 2019-02-27 2019-02-27 一种用于汽车悬架系统的采样控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910146544.1A CN109782605B (zh) 2019-02-27 2019-02-27 一种用于汽车悬架系统的采样控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109782605A CN109782605A (zh) 2019-05-21
CN109782605B true CN109782605B (zh) 2022-04-12

Family

ID=66486012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910146544.1A Active CN109782605B (zh) 2019-02-27 2019-02-27 一种用于汽车悬架系统的采样控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109782605B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112731811A (zh) * 2020-12-28 2021-04-30 南京理工大学 一种针对双级化学反应器的采样控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102004443A (zh) * 2010-04-12 2011-04-06 南京师范大学 磁流变智能车辆悬架混合半主动变结构控制方法
CN103116273A (zh) * 2013-03-06 2013-05-22 北京建筑工程学院 工程运输车行驶综合性能控制系统及方法
CN104076687A (zh) * 2014-06-04 2014-10-01 江苏大学 一种主动悬架和电动助力转向集成系统的解耦控制方法
CN108327473A (zh) * 2018-01-05 2018-07-27 南京理工大学 一种具有独立悬架的全向全驱移动机器人底盘

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60128011A (ja) * 1983-12-12 1985-07-08 Nissan Motor Co Ltd 車両におけるロ−ル剛性制御装置
JPS6110217U (ja) * 1984-06-26 1986-01-21 三菱自動車工業株式会社 電子制御サスペンシヨン装置
US5025877A (en) * 1989-07-21 1991-06-25 Daniel Assh Load distribution system for road vehicles having wheel axles supported by pneumatic suspension
US6371459B1 (en) * 2000-09-05 2002-04-16 Deere & Company Active suspension with offload adjustment
US20040024750A1 (en) * 2002-07-31 2004-02-05 Ulyanov Sergei V. Intelligent mechatronic control suspension system based on quantum soft computing
US20060293817A1 (en) * 2005-06-23 2006-12-28 Takahide Hagiwara Intelligent electronically-controlled suspension system based on soft computing optimizer
CN201998758U (zh) * 2010-12-14 2011-10-05 江苏技术师范学院 一种电动汽车后悬架控制系统
CN103182915B (zh) * 2011-12-28 2015-06-24 比亚迪股份有限公司 加速度积分曲线的校正方法、悬架控制系统及控制方法
CN104049536B (zh) * 2014-06-04 2016-08-24 江苏大学 底盘非线性系统模糊神经网络广义逆控制器的构造方法
CN105700350A (zh) * 2016-01-16 2016-06-22 渤海大学 一种汽车悬架系统的模糊采样数据控制方法
CN105676694A (zh) * 2016-01-16 2016-06-15 渤海大学 汽车悬架系统的智能采样数据输出反馈控制方法
CN105487384B (zh) * 2016-01-28 2018-06-26 同济大学 一种基于事件触发机制的整车悬架控制系统及其设计方法
US10173489B2 (en) * 2016-05-11 2019-01-08 Ford Global Technologies, Llc Vehicle suspension control systems and devices, and related methods
CN106679782A (zh) * 2017-03-02 2017-05-17 南京理工大学 基于悬架压缩量的车辆重量测定方法与装置
CN107220416A (zh) * 2017-05-09 2017-09-29 同济大学 全车主动悬架系统自适应backstepping控制器设计方法
CN107168279B (zh) * 2017-05-11 2019-03-12 浙江工业大学 一种基于h∞预演控制的车辆主动悬架系统的控制方法
CN107609303A (zh) * 2017-09-28 2018-01-19 北京新能源汽车股份有限公司 车辆的悬架优化方法及系统
CN108248325B (zh) * 2018-01-11 2021-03-30 山西大学 基于事件触发的汽车主动悬架状态反馈控制方法
CN109188906A (zh) * 2018-09-13 2019-01-11 辽宁工业大学 一种具有时变位移约束的汽车主动座椅悬架系统控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102004443A (zh) * 2010-04-12 2011-04-06 南京师范大学 磁流变智能车辆悬架混合半主动变结构控制方法
CN103116273A (zh) * 2013-03-06 2013-05-22 北京建筑工程学院 工程运输车行驶综合性能控制系统及方法
CN104076687A (zh) * 2014-06-04 2014-10-01 江苏大学 一种主动悬架和电动助力转向集成系统的解耦控制方法
CN108327473A (zh) * 2018-01-05 2018-07-27 南京理工大学 一种具有独立悬架的全向全驱移动机器人底盘

Also Published As

Publication number Publication date
CN109782605A (zh) 2019-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9156328B2 (en) Vehicle control device and vehicle control method
CA3112415C (en) Inertial regulation active suspension system based on vehicle posture deviation, and control method thereof
CN107992681B (zh) 一种电动汽车主动前轮转向系统的复合控制方法
CN110481343B (zh) 四轮轮毂电机驱动汽车力矩补偿的组合二阶滑模控制方法
CN105159094B (zh) 汽车主动悬架lqg控制器最优控制力的设计方法
US9156452B2 (en) Vehicle control device, and vehicle control method
US20150046034A1 (en) Vehicle control device, and vehicle control method
CN107215329B (zh) 一种基于atsm的分布式驱动电动汽车横向稳定性控制方法
CN103434359B (zh) 一种汽车主动悬架系统的多目标控制方法
De Novellis et al. Torque vectoring for electric vehicles with individually controlled motors: State-of-the-art and future developments
CN108248325B (zh) 基于事件触发的汽车主动悬架状态反馈控制方法
CN105539052B (zh) 一种以车辆平稳状态为参考的可控悬架滑模追踪控制器
CN110171261B (zh) 一种磁流变馈能悬架减振与发电半主动协调控制方法
US20140309883A1 (en) Vehicle control device and vehicle control method
CN107825930A (zh) 一种用于车辆悬架系统的智能模糊混合棚半主动控制方法
CN103072440A (zh) 一种汽车主动悬架系统的控制方法
CN111391822A (zh) 一种极限工况下汽车横纵向稳定性协同控制方法
CN106926660B (zh) 一种基于轮边驱动电动车的电磁悬架系统及其控制方法
CN105676694A (zh) 汽车悬架系统的智能采样数据输出反馈控制方法
CN102975587B (zh) 基于双可控阻尼器的车辆半主动悬架及其控制方法
CN109782605B (zh) 一种用于汽车悬架系统的采样控制方法
CN109850015B (zh) 一种控制参数可自动调节的电动车主动前轮转向控制方法
CN105700350A (zh) 一种汽车悬架系统的模糊采样数据控制方法
CN110968911B (zh) 一种基于新型趋近律的汽车abs滑模控制器设计方法
Wang et al. Model establishment of body attitude adjustment system based on Backstepping control algorithm and automatic leveling technology

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Xiang Zhengrong

Inventor after: Li Shi

Inventor after: Xiang Yuzhu

Inventor after: Zou Wencheng

Inventor after: Zhang Jing

Inventor before: Li Shi

Inventor before: Xiang Yuzhu

Inventor before: Zou Wencheng

Inventor before: Zhang Jing

Inventor before: Xiang Zhengrong

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant