CN114379304A - 扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和控制方法 - Google Patents

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CN114379304A CN202210073638.2A CN202210073638A CN114379304A CN 114379304 A CN114379304 A CN 114379304A CN 202210073638 A CN202210073638 A CN 202210073638A CN 114379304 A CN114379304 A CN 114379304A
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Abstract

本发明涉及扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和控制方法,簧载质量加速度传感器与车轮质量加速度传感将悬架系统运动状态向量输送给扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器，LQG控制器与扩张状态观测器同时工作，LQG控制器、磁流变阻尼器输入电流求解器负责产生控制电流信号Ii，而扩张状态观测器输出自矫正电流Ic。再通过加法模块相加，进入电流求解器，然后输出至数控电流源产生实际控制电流Ia，实际控制电流Ia作用于磁流变阻尼器产生实际控制力，从实现车辆自磁流变半主动悬架的控制，这样能实时估计磁流变阻尼器的不确定性具体数值，调节矫正电流值改变原有磁流变阻尼器的阻尼力，实现磁流变阻尼器的不确定性矫正，提高悬架系统的性能。

Description

扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和控制方法
技术领域
本发明涉及一种汽车半主动悬架系统领域，特别涉及一种扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和控制方法。
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，磁流变半主动悬架技术是车辆悬架系统的变革，它无需外接动力源，能根据车辆行驶工况的变化输出控制力，有望取得接近主动悬架的乘坐舒适性和轮胎接地性。
在磁流变半主动悬架工作的过程中，不确定性将会严重影响磁流变半主动悬架系统的性能，减振器作为耗能元件，随着工作环境的变化以及自身工况的变化，其内部的温度会大幅上升，研究表明温度从10℃上升到100℃，磁流变减振器的可控阻尼力下降了20%，磁流变减振器的沉降和漏油也会增加磁流变阻尼器的不确定性。
磁流变阻尼器的阻尼力不确定性过大对磁流变半主动悬架的性能影响很大，如果不加控制，有时会导致整个悬架系统失稳，甚至出现对安全极为不利的轮跳，磁流变半主动悬架系统的阻尼力不确定性严重影响它们的实际使用，因此，磁流变半主动悬架来说，磁流变不确定性补偿控制是其关键技术之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和控制方法，利用设计的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和控制方法能有效改善车辆磁流变半主动悬架的性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案： 扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统，包括磁流变半主动悬架，其特征在于：所述磁流变半主动悬架包括车轮质量、等效成弹簧的轮胎、数控电流源以及簧载质量、扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器，所述车轮质量与等效成弹簧的轮胎组成车轮，所述车轮位于簧载质量的下方，所述簧载质量与车轮质量之间并联有悬架弹簧和磁流变阻尼器，使行驶过程中的地面通过等效成弹簧的轮胎作用于车轮使悬架产生振动，所述簧载质量上设有簧载质量加速度传感器，所述车轮质量上装有车轮质量加速度传感器，所述簧载质量加速度传感器与车轮质量加速度传感器各自通过信号线连接于扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器，磁流变阻尼器通过信号线连接于数控电流源，所述数控电流源通过信号线连接于扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器；
所述扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器包括LQG控制器、磁流变阻尼器输入电流求解器、扩张状态观测器和自抗扰补偿器、加法模块、电流求解器，所述簧载质量加速度传感器与车轮质量加速度传感将采集信号输入求取为悬架系统运动状态向量x，所述LQG控制器负责根据当前的悬架系统运动状态向量x求取控制力信号FMR，所述磁流变阻尼器输入电流求解器将控制力信号FMR转化后输入至磁流变阻尼器，产生此控制电流信号Ii，所述LQG控制器工作的同时，所述扩张状态观测器同时工作，悬架系统运动状态向量x输入到扩张状态观测器当中，并输出磁流变阻尼器阻尼力不确定性数值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
，在将磁流变阻尼器阻尼力不确定性的数值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002A
输入到自抗扰补偿器中，输出自抗扰电流Ic，所述磁流变阻尼器输入电流求解器输出的控制电流信号Ii和自抗扰补偿器输出的自抗扰电流再通过加法模块相加后输入至所述电流求解器内，再由电流求解器输出至数控电流源产生实际控制电流Ia，所述实际控制电流Ia作用于磁流变阻尼器产生实际控制力，实现车辆自抗扰磁流变半主动悬架的控制；所述扩张状态观测器设计阻尼力不确定性的观测系统估计误差方程为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
；
式中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
分别为状态向量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
的状态变量估计，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE028
分别为扩张状态估计误差e1，e2，e3的估计增益系数。
进一步的，所述簧载质量为m2，所述车轮质量为m1，所述等效成弹簧的轮胎的刚度为k1，所述悬架弹簧的刚度为k2，所述车轮质量的垂直位移值为z1，所述簧载质量的垂直位移值为z2；所述磁流变阻尼器的粘性阻尼为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE030
；路面输入为q；所述磁流变阻尼器输出的阻尼力为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE032
；所述磁流变半主动悬架的运动微分方程为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE034
。
进一步的，所述磁流变阻尼器通过电流控制的控制力为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE036
；所述控制力的励磁电流系数为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE038
；不受电流影响的输出力为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE040
；所述控制电流信号Ii的运算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE042
。
进一步的，所述磁流变半主动悬架的性能指标为J，且车身加速度为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE044
、轮胎动载荷为Fd、悬架动挠度为fd；加权系数
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE046
为1；Fd 2 的加权系数为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048
，fd 2的加权系数为δ2；所述磁流变半主动悬架的性能指标J的运算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE050
。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：扩张状态观测补偿磁流变阻尼器悬架系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：建立车辆悬架系统模型；
S2：建立磁流变阻尼器力学模型；
S3：设计基于自抗扰磁流变阻尼器的半主动悬架LQG控制器；
S4：设计扩张状态观测器；
S5：设计自抗扰补偿器；
S6：控制扩张状态观测补偿磁流变阻尼器改善悬架系统的性能指标；
其中步骤S4指的是: 设计扩张状态观测器，提出扩张状态观测器设计阻尼力不确定性的估计，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004A
；
式中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006A
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008A
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010A
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012A
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014A
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016A
分别为状态向量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018A
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020A
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022A
的状态变量估计，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024A
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026A
和
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE028A
分别为扩张状态估计误差e1，e2，e3的估计增益系数。
进一步的，其中步骤S1指的是：针对1/4车二自由度模型为基础，建立车辆悬架系统模型，经动力学分析悬架系统的运动微分方程：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE034A
；
式中，m1和m2分别是非簧载质量和簧载质量；k1和k2分别为轮胎刚度和悬架刚度；z1和z2分别是非簧载质量的垂直位移和簧载质量的垂直位移；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE030A
为磁流变阻尼器的粘性阻尼；q是路面输入；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE032A
是磁流变阻尼器输出的阻尼力；
定义系统状态向量为：
X=(x1, x2, x3, x4)T, x1=z1-q, x2=z2-z1, x3=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE052
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE054
Figure 608222DEST_PATH_IMAGE054
Figure 289739DEST_PATH_IMAGE054
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE055
, x4=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE057
Figure 432139DEST_PATH_IMAGE057
Figure 834301DEST_PATH_IMAGE057
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE058
；
那么系统状态方程为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE060
；
式中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE062
；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE064
；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE066
；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE068
；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE070
；
A是悬架系统状态向量矩阵，B是悬架系统控制向量矩阵，G是悬架系统干扰项量矩阵，U悬架系统控制向量，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE072
是悬架系统干扰项量，w为单位白噪声信号。
进一步的，其中步骤S2包括步骤S2.1、S2.2、S2.3均指的是：
S2.1:建立双曲正切正向力学模型，根据对磁流变阻尼器试验的工作特性分析，磁流变阻尼器的输出力主要由磁场前屈服产生的库伦阻尼力、后屈服的黏性阻尼力、弹性力和偏置力组成，采用双曲正切模型表达磁流变阻尼器的力学模型：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE074
；
式中：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE076
为磁流变阻尼器的运动状态向量，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE078
为未知待拟合参数向量,
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE080
为屈服后阻尼系数；k为刚度系数；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE082
为活塞位移；v为活塞速度；a为活塞加速度，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE084
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE088
分别表示迟滞回环的比例因子、最大斜率因子和滞环半宽度因子;
S2.2：对S2.1模型辨识，选用最小方差算法进行磁流变阻尼器力学模型的参数辨识，目的为找出
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE090
，使得:
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE092
；
式中：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE094
为磁流变阻尼器输出力的数学表达式，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE096
为试验所测输出力；
由最小方差的辨识法和S2.2所测试验数据，拟合出双曲正切迟滞模型各参数和输入电流的关系；
辨识磁流变阻尼器各模型参数与励磁电流以及激励速度幅值之间的关系，得到的双曲正切模型的控制方程：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE098
；
S2.3：建立双曲正切模型逆向力学模型，根据路面激励与和悬架的运动状态向量求得磁流阻尼器所需阻尼力；根据所需阻尼力反推得到磁流变阻尼器的励磁电流；磁流变阻尼器的电流控制器根据所需励磁电流实现对磁流变阻尼器的控制，通过悬架运动状态计算得到的磁流变阻尼器输出力
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE100
输入电流求解器，便能够得到所需控制电流:
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE042A
；
式中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE036A
为磁流变阻尼器通过电流控制的控制力，控制力其中既包含了磁流变阻尼器产生屈服前库伦阻尼力，又包含了磁流变阻尼器产生的屈服后黏性阻尼力，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE038A
为控制力的励磁电流系数；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE040A
为不受电流影响的输出力。
进一步的，其中步骤S3指的是:
设计基于扩张状态观测补偿磁流变阻尼器悬架系统的LQG控制器；利用悬架二次型性能指标J来评价悬架系统的综合性能，针对1/4车二自由度模型为基础，J的公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE050A
；
式中：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE044A
、Fd、fd分别是车身加速度、轮胎动载荷、悬架动挠度；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE046A
加权系数默认为1；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE048A
和δ2分别为Fd 2和fd 2的加权系数。
进一步的，其中步骤S5指的是: 设计自抗扰补偿器，基于误差反馈来消除误差，采用线性自抗扰控制器作为自抗扰补偿器，实现磁流变阻尼器不确定性的最小化，如下所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE102
,
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE104
为线性自抗扰控制的控制向量；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE106
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE108
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE110
为线性自抗扰控制的输出误差向量。
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE112
。
控制器带宽整定对作为误差的磁流变阻尼器的不确定性进行抗扰动的补偿。
本发明的有益效果是：簧载质量加速度传感器与车轮质量加速度传感将簧载质量与车轮质量处的采集信号输入求取后将悬架系统运动状态向量输送给扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器，LQG控制器与扩张状态观测器同时工作，LQG控制器将接受到的信号负责根据当前的悬架运动状态X求取控制力信号FMR，磁流变阻尼器输入电流求解器负责将接受到的控制力信号FMR转化为合适的电流值输入至磁流变阻尼器，产生此控制电流信号Ii，而扩张状态观测器当中，扩张状态观测器根据输出信息可以进行对总扰动的观测，采用非线性扩张状态观测器实现磁流变阻尼器的不确定力的估计，将根据当前的悬架运动状态X会出磁流变阻尼器阻尼力不确定性的数值
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
，将磁流变阻尼器阻尼力不确定性的数值
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAA
输入到自抗扰补偿器中，输出自抗扰电流Ic。磁流变阻尼器输入电流求解器输出的控制电流信号Ii和自抗扰补偿器输出的自抗扰电流Ic通过加法模块相加，进入电流求解器，然后输出至数控电流源产生实际控制电流Ia，实际控制电流Ia作用于磁流变阻尼器产生实际控制力，从实现车辆自抗扰磁流变半主动悬架的控制，这样设置能实时估计出磁流变阻尼器的不确定性具体数值，通过调节矫正电流值改变原有磁流变阻尼器的阻尼力，实现了磁流变阻尼器的不确定性矫正，解决了以往温度上升、磁流变减振器的沉降和漏油带来的磁流变阻尼器的不确定性的影响，改善了悬架系统的性能。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1是本发明实施例的车辆磁流变半主动悬架的工作原理图。
图2是本发明实施例的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统的控制方法原理图。
图3是本发明实施例和无补偿的磁流变阻尼器的半主动悬架系统的J-t曲线比较图；
图4是本发明实施例扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和无补偿的的半主动悬架系统的簧载质量加速度功率谱密度曲线图。
图中：1. 悬架弹簧；2.簧载质量；3.簧载质量加速度传感器； 4.扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器；41.LQG控制器；42.磁流变阻尼器输入电流求解器；43.扩张状态观测器； 44.自抗扰补偿器；45.加法模块；46.电流求解器；5.车轮质量加速度传感器；6.磁流变阻尼器；7.车轮质量；8.等效成弹簧的轮胎；9. 数控电流源。
具体实施方式
如图1 –图4，本发明主要针对1/4车二自由度模型为基础，扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统的具体工作原理：磁流变半主动悬架在垂直方向上，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和磁流变阻尼器6，不平地面通过等效成弹簧的轮胎8作用于车轮使悬架产生振动；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上装有车轮质量加速度传感器6，簧载质量加速度传感器3与车轮质量加速度传感器6各自通过信号线连接于扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器4，磁流变阻尼器6通过信号线连接于数控电流源9，数控电流源9通过信号线连接于扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器4。
扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器4包括LQG控制器41、磁流变阻尼器输入电流求解器42、扩张状态观测器43和自抗扰补偿器44、加法模块45、电流求解器46。
悬架系统运动状态向量x由采用常规技术的卡尔曼滤波器，以簧载质量加速度传感器3与车轮质量加速度传感5的采集信号为输入求取，LQG控制器41负责根据当前的悬架运动状态x求取控制力信号FMR，磁流变阻尼器输入电流求解器42负责将控制力信号FMR转化为合适的电流值输入至磁流变阻尼器6，产生此控制电流信号Ii。
在LQG控制器41工作的同时，扩张状态观测器43同时工作，悬架系统的运动状态向量x输入到扩张状态观测器43当中，将会输出磁流变阻尼器阻尼力不确定性的数值
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAAA
，将磁流变阻尼器阻尼力不确定性的数值
Figure DEST_PATH_IMAGE002_5A
输入到自抗扰补偿器44中，输出自抗扰电流Ic。
磁流变阻尼器输入电流求解器42输出的控制电流信号Ii和自抗扰补偿器44输出的自抗扰电流Ic通过加法模块45相加，进入电流求解器46，然后输出至数控电流源9产生实际控制电流Ia。实际控制电流Ia作用于磁流变阻尼器6产生实际控制力，从实现车辆自抗扰磁流变半主动悬架的控制。
本发明的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器悬架系统的控制方法，包括以下步骤：
S1：建立车辆悬架系统模型；
S2：建立磁流变阻尼器6力学模型；
S3：设计基于自抗扰磁流变阻尼器的半主动悬架LQG控制器41；
S4：设计扩张状态观测器43；
S5：设计自抗扰补偿器44；
S6：控制扩张状态观测补偿磁流变阻尼器改善悬架系统的性能指标；
具体方式如下：
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
S1、建立车辆悬架系统模型
本发明以图1所示的1/4车二自由度模型为基础，对扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统进行控制研究。
经动力学分析可得悬架系统的运动微分方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE034AA
式中，m1和m2分别是非簧载质量和簧载质量；k1和k2分别为轮胎刚度和悬架刚度；z1和z2分别是非簧载质量的垂直位移和簧载质量的垂直位移；
Figure DEST_PATH_IMAGE114
为磁流变阻尼器的粘性阻尼；q是路面输入；
Figure DEST_PATH_IMAGE032AA
是磁流变阻尼器输出的阻尼力。
定义系统状态向量为：
X=(x1, x2, x3, x4)T, x1=z1-q, x2=z2-z1, x3=
Figure DEST_PATH_IMAGE116
Figure 32675DEST_PATH_IMAGE054
Figure 606133DEST_PATH_IMAGE054
Figure 829304DEST_PATH_IMAGE054
Figure 159791DEST_PATH_IMAGE055
, x4=
Figure 761805DEST_PATH_IMAGE057
Figure 660490DEST_PATH_IMAGE057
Figure 495591DEST_PATH_IMAGE057
Figure 239556DEST_PATH_IMAGE058
那么系统状态方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE060A
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE062A
Figure DEST_PATH_IMAGE064A
Figure DEST_PATH_IMAGE066A
Figure DEST_PATH_IMAGE068A
Figure DEST_PATH_IMAGE118
A是悬架系统状态向量矩阵，B是悬架系统控制向量矩阵，G是悬架系统干扰项量矩阵，U悬架系统控制向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE072A
是悬架系统干扰项量，w为单位白噪声信号。
S2、建立磁流变阻尼器力学模型
要实现对磁流变半主动悬架系统的实时控制，首先需要建立磁流变阻尼器的动力学模型。本发明建立一种准确的适用于连续可调的磁流变阻尼器力学模型，其能够有效的把阻尼力转换为阻尼器所需输入电流。
S2.1双曲正切正向力学模型
根据对磁流变阻尼器试验的工作特性分析，磁流变阻尼器的输出力主要由磁场前屈服产生的库伦阻尼力、后屈服的黏性阻尼力、弹性力和偏置力组成。本发明采用双曲正切模型表达磁流变阻尼器的力学模型：
Figure DEST_PATH_IMAGE074A
式中：
Figure DEST_PATH_IMAGE120
为磁流变阻尼器的运动状态向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE122
为未知待拟合参数向量,
Figure DEST_PATH_IMAGE124
为屈服后阻尼系数；k为刚度系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE126
为活塞位移；v为活塞速度；a为活塞加速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE128
、
Figure DEST_PATH_IMAGE130
、
Figure DEST_PATH_IMAGE132
分别表示迟滞回环的比例因子、最大斜率因子和滞环半宽度因子。
S2.2模型辨识
选用最小方差算法进行磁流变阻尼器力学模型的参数辨识。目的为找出
Figure DEST_PATH_IMAGE134
，使得:
Figure DEST_PATH_IMAGE092A
式中：
Figure DEST_PATH_IMAGE136
为磁流变阻尼器输出力的数学表达式，
Figure DEST_PATH_IMAGE096A
为试验所测输出力。
由最小方差的辨识法和2.2节所测试验数据，拟合出双曲正切迟滞模型各参数和输入电流的关系。
辨识磁流变阻尼器各模型参数与励磁电流以及激励速度幅值之间的关系，得到的双曲正切模型的控制方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE138
S2.3双曲正切模型逆向力学模型
在磁流变半主动悬架系统的应用当中，首先，根据路面激励与和悬架的运动状态向量求得磁流阻尼器所需阻尼力；其次，根据所需阻尼力反推得到磁流变阻尼器的励磁电流；最后，磁流变阻尼器的电流控制器根据所需励磁电流实现对磁流变阻尼器的控制。由此可以看出，磁流变半主动悬架的控制是一个逆向过程，在建立双曲正切正向模型的基础上，需要反推得到磁流变阻尼器逆向模型。
把式(3)中的电流系数项合并同类项得：
Figure DEST_PATH_IMAGE140
Figure DEST_PATH_IMAGE142
Figure DEST_PATH_IMAGE144
Figure DEST_PATH_IMAGE146
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE148
为磁流变阻尼器总输出力；
Figure DEST_PATH_IMAGE036AA
为磁流变阻尼器通过电流控制的阻尼力部分，其中既包含了磁流变阻尼器产生屈服前库伦阻尼力，又包含了磁流变阻尼器产生的屈服后黏性阻尼力，在下文中简称控制力；
Figure DEST_PATH_IMAGE038AA
为控制力的励磁电流系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE040AA
为不受电流影响的输出力；
Figure DEST_PATH_IMAGE150
为磁流变阻尼器的基值黏性阻尼系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE152
为受电流影响的屈服后的粘性阻尼系数；k为磁流变阻尼器的刚度系数； f0为偏置力。
通过拟合得到各模型参数都为线性函数，因此，只需将活塞运动位移s、活塞运动速度v、活塞运动加速度a以及通过悬架运动状态计算得到的磁流变阻尼器输出力
Figure DEST_PATH_IMAGE148A
输入电流求解器，根据式-便能够得到所需控制电流:
Figure DEST_PATH_IMAGE042AA
S3、设计基于自抗扰磁流变阻尼器的半主动悬架LQG控制器；
本发明利用悬架二次型性能指标J来评价悬架系统的综合性能。对于本发明的1/4车二自由度模型，J的公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE050AA
式中：
Figure DEST_PATH_IMAGE154
、Fd、fd分别是车身加速度、轮胎动载荷、悬架动挠度；
Figure DEST_PATH_IMAGE156
加权系数默认为1；
Figure DEST_PATH_IMAGE048AA
和δ2分别为Fd 2和fd 2的加权系数。
为了简化求解过程，利用轮胎动变形z1-q代替Fd，此时式可以改写为：
Figure DEST_PATH_IMAGE158
式中：δ1为(z1-q)2的加权系数。
显然，J值越小表示悬架系统的综合性能越好。
根据最优控制理论及车辆悬架系统模型，将式改写成标准二次型如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE160
Figure DEST_PATH_IMAGE162
Figure DEST_PATH_IMAGE164
Figure DEST_PATH_IMAGE166
式中，Q为状态变量的加权矩阵；R是控制变量的加权矩阵；N为交叉项的加权矩阵。加权矩阵Q受轮胎动变形加权系数δ1及悬架动挠度加权系数δ2的影响，δ1和δ2不同说明对轮胎动变形和悬架动挠度施加了不同的加权系数。如果某一评价指标需要特别约束，那么该指标的加权系数需要增大，当该指标对系统性能的影响无关紧要时，那么它的加权系数可以设为零。因此，合理选定各评价指标的加权系数是至关重要的，加权系数的不同会使系统具备不一样的性能。在选定δ1和δ2时，需要遵循以下原则：首先要使车身加速度最小，其次要保证轮胎动变形与悬架动挠度在合理的范围内。轮胎动变形的合理范围是使车轮与地面保持良好接触的取值范围，对于悬架动挠度，上述范围为悬架合理的设计限制（限位行程）。
利用Matlab软件提供的LQR函数可以求得最优反馈增益矩阵K：
(K, S, E)=LQR (A, B, Q, N, R)
式中，S和E分别为黎卡提方程的解以及系统的特征值向量。
根据LQG控制理论，利用下式求得的理想主动控制力能够使J取最小值。
Figure DEST_PATH_IMAGE168
考虑到磁流变阻尼器只能消耗振动能量而无法对系统做正功，在LQG控制器设计过程中，根据主动控制力信号
Figure DEST_PATH_IMAGE170
，按照如下约束条件计算半主动控制力
Figure DEST_PATH_IMAGE172
：
Figure DEST_PATH_IMAGE174
考虑到磁流变阻尼器可输出库伦阻尼力的范围，还应增加如下约束条件：
Figure DEST_PATH_IMAGE176
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE178
是计算得到的库伦阻尼力信号；
Figure DEST_PATH_IMAGE180
和
Figure DEST_PATH_IMAGE182
分别为磁流变减振可以输出的最大和最小库伦阻尼力。
S4、设计扩张状态观测器
磁流变阻尼器在服役过程中存在沉降、温升、漏油等不确定性或故障问题，并且要建立考虑各种复杂环境下准确的力学模型十分困难，这些磁流变阻尼力的不确定性会导致振动控制系统的性能恶化。能够实时将这些不确定性技术估计出来，并进行补偿掉，就会大大改善悬架系统的性能。
因此，本发明提出扩张状态观测器设计阻尼力不确定性的估计。
式可以重新写为
Figure DEST_PATH_IMAGE184
Figure DEST_PATH_IMAGE186
将和相加，得到
Figure DEST_PATH_IMAGE188
将和相减，得到
Figure DEST_PATH_IMAGE190
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE192
，
Figure DEST_PATH_IMAGE194
。
令
Figure DEST_PATH_IMAGE196
，式可重新改写为
Figure DEST_PATH_IMAGE198
将式改写为
Figure DEST_PATH_IMAGE200
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE018AA
和
Figure DEST_PATH_IMAGE020AA
为状态变量，
Figure DEST_PATH_IMAGE002_6A
为磁流变阻尼器的不确定力，
Figure DEST_PATH_IMAGE202
。
输出状态向量为
Figure DEST_PATH_IMAGE204
扩张状态观测器的基本思想是基于只要系统是可观测的，不管系统非线性和扰动是什么形式，只要其起作用，必将会反映到系统的输出中，根据输出信息可以进行对总扰动的观测。因此，本文采用非线性扩张状态观测器（NESO）实现磁流变阻尼器的不确定力的估计。
把磁流变阻尼器的不确定力的实时作用量扩充成新的状态变量
Figure DEST_PATH_IMAGE022AA
,
Figure DEST_PATH_IMAGE206
根据式（19）,得观测系统估计误差方程为
Figure DEST_PATH_IMAGE004AA
（27）
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE008AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE010AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE012AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE014AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE016AA
分别为状态向量
Figure DEST_PATH_IMAGE018AAA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020AAA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022AAA
的状态估计，
Figure DEST_PATH_IMAGE024AA
，
Figure DEST_PATH_IMAGE026AA
和
Figure DEST_PATH_IMAGE028AA
分别为扩张状态估计误差e1，e2，e3的估计增益系数。
只要适当选择估计增益系数和非线性函数fal，扩张状态观测器在很大范围内都能很好的估计状态变量。
当观测增益取正数时，系统进入稳态，方程右端将全部收敛于零
Figure DEST_PATH_IMAGE208
（28）
因此误差系统的稳态误差为
Figure DEST_PATH_IMAGE210
，
Figure DEST_PATH_IMAGE212
，
Figure DEST_PATH_IMAGE214
，只要
Figure DEST_PATH_IMAGE028AAA
足够大于不磁流变阻尼器的不确定力
Figure DEST_PATH_IMAGE216
，这些估计误差都会足够小。
为避免估计状态向量高频颤振现象的出现，将
Figure DEST_PATH_IMAGE218
改造成原点附近具有线性段的连续幂次
Figure DEST_PATH_IMAGE220
的函数
Figure DEST_PATH_IMAGE222
（29）
Figure DEST_PATH_IMAGE224
为线性段的区间长度。
S5、设计自抗扰补偿器
自抗扰补偿器指的是将实时估计出来的扰动进行补偿的装置。当实时观测出来磁流变阻尼器的不确定性扰动的值后，为避免导致磁流变半主动悬架系统的性能恶化，最直接有效的方法是将扰动补偿抵消掉。由于磁流变阻尼器本身就能够通过调节电流大小实现可控阻尼力的调节，因此，只需要增加一个误差矫正模块，将估计出来的扰动作为误差信号，通过误差反馈矫正，实现误差最小化，即磁流变阻尼器的不确定性最小化。
基于误差反馈来消除误差是PID控制器的精髓。不是通过系统的输入-输出模型来决定控制策略，在实际工程应用中得到广泛应用。
尽管PID的稳定余度不小，但是具有较好的动态品质的裕度不大，误差反馈的参数固定，面对磁流变阻尼器各种不同的扰动，效果无法实现最佳。
因此本发明采用线性自抗扰控制器作为自抗扰补偿器，实现磁流变阻尼器不确定性的最小化。构建的线性自抗扰控制器如下所示
Figure DEST_PATH_IMAGE226
Figure DEST_PATH_IMAGE102A
,
Figure DEST_PATH_IMAGE104A
为线性自抗扰控制的控制向量。
Figure DEST_PATH_IMAGE106A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE108A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE110A
为线性自抗扰控制的输出误差向量。
令
Figure DEST_PATH_IMAGE228
Figure DEST_PATH_IMAGE230
让
Figure DEST_PATH_IMAGE232
Figure DEST_PATH_IMAGE234
因为
Figure DEST_PATH_IMAGE236
Figure DEST_PATH_IMAGE238
Figure DEST_PATH_IMAGE240
Figure DEST_PATH_IMAGE242
控制器带宽整定
Figure DEST_PATH_IMAGE112A
根据控制器的响应速度要求，对参数kp整定即可。
关于观测带宽的整定
只需要
Figure DEST_PATH_IMAGE244
，对观测带宽
Figure DEST_PATH_IMAGE246
进行参数整定即可。
通过上述线性自抗扰控制器的设计，能够实现将作为误差的磁流变阻尼器的不确定性进行抗扰动的补偿。使扩张状态观测补偿磁流变阻尼器具有更强的鲁棒性能。
S6、控制扩张状态观测补偿磁流变阻尼器改善悬架系统的性能指标
簧载质量加速度传感器3与车轮质量加速度传感5将簧载质量2与车轮质量7处的采集信号输入求取后将悬架系统运动状态向量X输送给扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器4，LQG控制器41与扩张状态观测器43同时工作，LQG控制器41将接受到的信号负责根据当前的悬架运动状态X求取控制力信号FMR，磁流变阻尼器输入电流求解器42负责将接受到的控制力信号FMR转化为合适的电流值输入至磁流变阻尼器6，产生此控制电流信号Ii，而扩张状态观测器43当中，将根据当前的悬架运动状态X会出磁流变阻尼器阻尼力不确定性的数值
Figure DEST_PATH_IMAGE002_7A
，将磁流变阻尼器阻尼力不确定性的数值
Figure DEST_PATH_IMAGE002_8A
输入到自抗扰补偿器44中，输出自抗扰电流Ic。磁流变阻尼器输入电流求解器42输出的控制电流信号Ii和自抗扰补偿器44输出的自抗扰电流Ic通过加法模块45相加，进入电流求解器46，然后输出至数控电流源9产生实际控制电流Ia，实际控制电流Ia作用于磁流变阻尼器6产生实际控制力，从实现车辆自抗扰磁流变半主动悬架的控制，这样设置能实时估计出磁流变阻尼器的不确定性具体数值，通过调节矫正电流值改变原有磁流变阻尼器6的阻尼力，实现了磁流变阻尼器6的不确定性矫正，解决了以往温度上升、磁流变减振器的沉降和漏油带来的磁流变阻尼器的不确定性的影响，改善了悬架系统的性能。
优选实施例：
本发明的一个最优具体实施方法：
实际应用时采用的参数：m1=35 kg，m2=500 kg，k1=30000 N/m，k2=50500 N/m，cs =3015 Ns/m，。该车的名义工况为在C级公路上以v=20 m/s的车速行驶，对应着：Gq(n0)= 256×10-6 m2/m-1，δ1= 53775，δ2=4108.7。将磁流变半主动悬架系统的不确定性设置成20%理想阻尼力的随机噪声。
在车身和车轮上安装加速度传感器，在车身加速度传感器和轮胎加速度传感器分别测得车身加速度和轮胎加速度的输出向量通过卡尔曼滤波器输出状态向量进入磁流变阻尼器自抗扰的半主动悬架控制器。磁流变阻尼器自抗扰的半主动悬架控制器输出控制电流Ia，实际控制电流Ia作用于磁流变阻尼器产生实际控制力。
如图3所示，扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和无补偿磁流变阻尼器的半主动悬架系统的J-t曲线比较图。二次性能指标J的数值越小，说明控制性能越优异，无矫正磁流变阻尼器的半主动悬架系统在20秒时J值为4.2，自抗扰磁流变阻尼器的半主动悬架系统在20秒时J值为3.7，从图中可以看出本发明设计的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和控制方法能有效改善磁流变半主动悬架系统性能。
如图4所示，扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和无补偿磁流变阻尼器的的半主动悬架系统的的PSD(a2)-频率曲线比较。a2代表簧载质量加速度，其常被用来评价乘坐舒适性，是平顺性的主要评价指标。在实际运用中PSD(a2)越小说明乘坐舒适性越好。从图中可以看出本发明设计的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统和控制方法能有效改善磁流变半主动悬架系统的乘坐舒适性。
综上所述：扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统能够实时估计出磁流变阻尼器的不确定性具体数值，通过调节矫正电流值改变原有磁流变阻尼器的阻尼力，实现了磁流变阻尼器的不确定性补偿，改善了悬架系统的性能。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统，包括磁流变半主动悬架，其特征在于：所述磁流变半主动悬架包括车轮质量、等效成弹簧的轮胎、数控电流源以及簧载质量、扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器，所述车轮质量与等效成弹簧的轮胎组成车轮，所述车轮位于簧载质量的下方，所述簧载质量与车轮质量之间并联有悬架弹簧和磁流变阻尼器，使行驶过程中的地面通过等效成弹簧的轮胎作用于车轮使悬架产生振动，所述簧载质量上设有簧载质量加速度传感器，所述车轮质量上装有车轮质量加速度传感器，所述簧载质量加速度传感器与车轮质量加速度传感器各自通过信号线连接于扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器，磁流变阻尼器通过信号线连接于数控电流源，所述数控电流源通过信号线连接于扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器；
所述扩张状态观测补偿磁流变阻尼器控制器包括LQG控制器、磁流变阻尼器输入电流求解器、扩张状态观测器和自抗扰补偿器、加法模块、电流求解器，所述簧载质量加速度传感器与车轮质量加速度传感将采集信号输入求取为悬架系统运动状态向量x，所述LQG控制器负责根据当前的悬架系统运动状态向量x求取控制力信号FMR，所述磁流变阻尼器输入电流求解器将控制力信号FMR转化后输入至磁流变阻尼器，产生此控制电流信号Ii，所述LQG控制器工作的同时，所述扩张状态观测器同时工作，悬架系统运动状态向量x输入到扩张状态观测器当中，并输出磁流变阻尼器阻尼力不确定性数值
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，在将磁流变阻尼器阻尼力不确定性的数值
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
输入到自抗扰补偿器中，输出自抗扰电流Ic，所述磁流变阻尼器输入电流求解器输出的控制电流信号Ii和自抗扰补偿器输出的自抗扰电流再通过加法模块相加后输入至所述电流求解器内，再由电流求解器输出至数控电流源产生实际控制电流Ia，所述实际控制电流Ia作用于磁流变阻尼器产生实际控制力，实现车辆自抗扰磁流变半主动悬架的控制；所述扩张状态观测器设计阻尼力不确定性的观测系统估计误差方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
分别为状态向量
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
的状态变量估计，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure DEST_PATH_IMAGE028
分别为扩张状态估计误差e1，e2，e3的估计增益系数。
2.根据权利要求1所述的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统，其特征在于：所述簧载质量为m2，所述车轮质量为m1，所述等效成弹簧的轮胎的刚度为k1，所述悬架弹簧的刚度为k2，所述车轮质量的垂直位移值为z1，所述簧载质量的垂直位移值为z2；所述磁流变阻尼器的粘性阻尼为
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；路面输入为q；所述磁流变阻尼器输出的阻尼力为
Figure DEST_PATH_IMAGE032
；所述磁流变半主动悬架的运动微分方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
。
3.根据权利要求2所述的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统，其特征在于：所述磁流变阻尼器通过电流控制的控制力为
Figure DEST_PATH_IMAGE036
；所述控制力的励磁电流系数为
Figure DEST_PATH_IMAGE038
；不受电流影响的输出力为
Figure DEST_PATH_IMAGE040
；所述控制电流信号Ii的运算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE042
。
4.根据权利要求3所述的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器的悬架系统，其特征在于：所述磁流变半主动悬架的性能指标为J，且车身加速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE044
、轮胎动载荷为Fd、悬架动挠度为fd；加权系数
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为1；Fd 2 的加权系数为
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，fd 2的加权系数为δ2；所述磁流变半主动悬架的性能指标J的运算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
。
5.扩张状态观测补偿磁流变阻尼器悬架系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：建立车辆悬架系统模型；
S2：建立磁流变阻尼器力学模型；
S3：设计基于自抗扰磁流变阻尼器的半主动悬架LQG控制器；
S4：设计扩张状态观测器；
S5：设计自抗扰补偿器；
S6：控制扩张状态观测补偿磁流变阻尼器改善悬架系统的性能指标；
其中步骤S4指的是: 设计扩张状态观测器，提出扩张状态观测器设计阻尼力不确定性的估计，
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
；
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE012A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE014A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE016A
分别为状态向量
Figure DEST_PATH_IMAGE018A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE022A
的状态变量估计，
Figure DEST_PATH_IMAGE024A
，
Figure DEST_PATH_IMAGE026A
和
Figure DEST_PATH_IMAGE028A
分别为扩张状态估计误差e1，e2，e3的估计增益系数。
6.根据权利要求5所述的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器悬架系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
其中步骤S1指的是：针对1/4车二自由度模型为基础，建立车辆悬架系统模型，经动力学分析悬架系统的运动微分方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE034A
；
式中，m1和m2分别是非簧载质量和簧载质量；k1和k2分别为轮胎刚度和悬架刚度；z1和z2分别是非簧载质量的垂直位移和簧载质量的垂直位移；
Figure DEST_PATH_IMAGE030A
为磁流变阻尼器的粘性阻尼；q是路面输入；
Figure DEST_PATH_IMAGE032A
是磁流变阻尼器输出的阻尼力；
定义系统状态向量为：
X=(x1, x2, x3, x4)T, x1=z1-q, x2=z2-z1, x3=
Figure DEST_PATH_IMAGE052
Figure DEST_PATH_IMAGE054
Figure 238018DEST_PATH_IMAGE054
Figure 686317DEST_PATH_IMAGE054
Figure DEST_PATH_IMAGE055
, x4=
Figure DEST_PATH_IMAGE057
Figure 102605DEST_PATH_IMAGE057
Figure 28973DEST_PATH_IMAGE057
Figure DEST_PATH_IMAGE058
；
那么系统状态方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE060
；
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE062
；
Figure DEST_PATH_IMAGE064
；
Figure DEST_PATH_IMAGE066
；
Figure DEST_PATH_IMAGE068
；
Figure DEST_PATH_IMAGE070
；
A是悬架系统状态向量矩阵，B是悬架系统控制向量矩阵，G是悬架系统干扰项量矩阵，U悬架系统控制向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE072
是悬架系统干扰项量，w为单位白噪声信号。
7.根据权利要求6所述的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器悬架系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
其中步骤S2包括步骤S2.1、S2.2、S2.3均指的是：
S2.1:建立双曲正切正向力学模型，根据对磁流变阻尼器试验的工作特性分析，磁流变阻尼器的输出力主要由磁场前屈服产生的库伦阻尼力、后屈服的黏性阻尼力、弹性力和偏置力组成，采用双曲正切模型表达磁流变阻尼器的力学模型：
Figure DEST_PATH_IMAGE074
；
式中：
Figure DEST_PATH_IMAGE076
为磁流变阻尼器的运动状态向量，
Figure DEST_PATH_IMAGE078
为未知待拟合参数向量,
Figure DEST_PATH_IMAGE080
为屈服后阻尼系数；k为刚度系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE082
为活塞位移；v为活塞速度；a为活塞加速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE084
、
Figure DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure DEST_PATH_IMAGE088
分别表示迟滞回环的比例因子、最大斜率因子和滞环半宽度因子;
S2.2：对S2.1模型辨识，选用最小方差算法进行磁流变阻尼器力学模型的参数辨识，目的为找出
Figure DEST_PATH_IMAGE090
，使得:
Figure DEST_PATH_IMAGE092
；
式中：
Figure DEST_PATH_IMAGE094
为磁流变阻尼器输出力的数学表达式，
Figure DEST_PATH_IMAGE096
为试验所测输出力；
由最小方差的辨识法和S2.2所测试验数据，拟合出双曲正切迟滞模型各参数和输入电流的关系；
辨识磁流变阻尼器各模型参数与励磁电流以及激励速度幅值之间的关系，得到的双曲正切模型的控制方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE098
；
S2.3：建立双曲正切模型逆向力学模型，根据路面激励与和悬架的运动状态向量求得磁流阻尼器所需阻尼力；根据所需阻尼力反推得到磁流变阻尼器的励磁电流；磁流变阻尼器的电流控制器根据所需励磁电流实现对磁流变阻尼器的控制，通过悬架运动状态计算得到的磁流变阻尼器输出力
Figure DEST_PATH_IMAGE100
输入电流求解器，便能够得到所需控制电流:
Figure DEST_PATH_IMAGE042A
；
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE036A
为磁流变阻尼器通过电流控制的控制力，控制力其中既包含了磁流变阻尼器产生屈服前库伦阻尼力，又包含了磁流变阻尼器产生的屈服后黏性阻尼力，
Figure DEST_PATH_IMAGE038A
为控制力的励磁电流系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE040A
为不受电流影响的输出力。
8.根据权利要求7所述的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器悬架系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
其中步骤S3指的是:
设计基于扩张状态观测补偿磁流变阻尼器悬架系统的LQG控制器；利用悬架二次型性能指标J来评价悬架系统的综合性能，针对1/4车二自由度模型为基础，J的公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE050A
；
式中：
Figure DEST_PATH_IMAGE044A
、Fd、fd分别是车身加速度、轮胎动载荷、悬架动挠度；
Figure DEST_PATH_IMAGE046A
加权系数默认为1；
Figure DEST_PATH_IMAGE048A
和δ2分别为Fd 2和fd 2的加权系数。
9.根据权利要求8所述的扩张状态观测补偿磁流变阻尼器悬架系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
其中步骤S5指的是: 设计自抗扰补偿器，基于误差反馈来消除误差，采用线性自抗扰控制器作为自抗扰补偿器，实现磁流变阻尼器不确定性的最小化，如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE102
,
Figure DEST_PATH_IMAGE104
为线性自抗扰控制的控制向量；
Figure DEST_PATH_IMAGE106
，
Figure DEST_PATH_IMAGE108
，
Figure DEST_PATH_IMAGE110
为线性自抗扰控制的输出误差向量。
Figure DEST_PATH_IMAGE112
。
控制器带宽整定对作为误差的磁流变阻尼器的不确定性进行抗扰动的补偿。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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