1.一种基于非线性模型的车辆液电耦合式ISD悬架的预测控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:根据液电式惯容器的结构,建立液电式惯容器非线性模型,进行液电式惯容器非线性参数辨识;
步骤2:将液电式惯容器运用到ISD悬架上,建立非线性悬架动力学模型;
步骤3;建立预测模型,在固定长度的时间域内根据液电式惯容器的惯性力的历史信息预测固定长度的时间域内惯性力的输出变化;
步骤4:以车身加速度和悬架动行程为优化指标,滚动优化液电式惯容器的惯性力,进行实时矫正。
2.根据权利要求1所述的一种基于非线性模型的车辆液电耦合式ISD悬架的预测控制方法,其特征在于,其中步骤1具体包括:
步骤1.1:建立液电式惯容器的非线性模型T,其数学表达式为:其中,F为惯性力,be为等效惯质系数,ke为等效刚度,ce为等效阻尼,x1为液电式惯容器下端点位移,为液电式惯容器下端点位移的微分,为液电式惯容器下端点位移的二阶微分,sgn表示符号函数,f为非线性摩擦力幅值;
步骤1.2:进行液电式惯容器非线性参数辨识:对液电式惯容器进行性能实验,采集N组不同振动频率下实验得到的位移信号A′和惯性力信号B′,其中N=23,同一振动频率下的信号记为矩阵Zx,Zx=(A′x,B′x),A′x=(A′1,A′2,…,A′i),B′x=(B′1,B′2,…,B′i),i=1,2,
3,……,n,x=1,2,……,23;步骤2.2:获取非线性摩擦力的幅值f;步骤2.3:将23组不同振动频率下的信号矩阵Zx=(A′,B′)分别输入非线性模型T中,求解得到23组非线性辨识参数,记为Wx=(cex,kex,bex),其中Wx表示为第x组振动频率下所求解得到的非线性辨识参数的矩阵,cex表示为第x组振动频率下所求解得到的等效阻尼,表示为第x组振动频率下所求解得到的等效刚度,bex表示为第x组振动频率下所求解得到的等效惯质系数。
3.根据权利要求1所述的一种基于非线性模型的车辆液电耦合式ISD悬架的预测控制方法,其特征在于,其中步骤2具体包括:建立非线性悬架动力学模型为:其中,ms代表簧载质量,mu代表非簧载质量,k代表悬架主弹簧刚度系数,c代表悬架阻尼器系数,kt代表轮胎的刚度系数,zs代表簧载质量垂向位移,zu代表非簧载质量垂向位移,zb代表阻尼器与液电式惯容器公共端垂向位移,zr代表路面位移随机输入。
4.根据权利要求1所述的一种基于非线性模型的车辆液电耦合式ISD悬架的预测控制方法,其特征在于,其中步骤3中的预测模型为:
上式中d(k)代表扰动,yu(k)代表轮胎动载荷指标,ym(k)代表车身加速度和悬架动行程指标,u(k)代表路面谱输入,A,Bu,Bd,Cu,Cm,Duu,Ddu,Ddm代表各自变量的系数矩阵。
5.根据权利要求1所述的一种基于非线性模型的车辆液电耦合式ISD悬架的预测控制方法,其特征在于,其中步骤4具体包括:
上式中,J(k)表示目标优化函数,Φ代表终端惩罚项,且L和Φ均取二次型函数,y(k+j/k)代表k时刻预测得到的k+j时刻的输出值,u(k+j/k)代表k时刻预测得到的k+j时刻的控制变量,L和Φ组成了输出期望值控制目标;
L和Φ的二次型函数形式为:
上式中,ys代表液电式惯容器的惯性力当前的输出期望值,y代表液电式惯容器的惯性力未来的输出预测值;Q代表正定权重矩阵,R和Q′代表半正定权重矩阵。
6.根据权利要求5所述的一种基于非线性模型的车辆液电耦合式ISD悬架的预测控制方法,其特征在于,还包括:对于优化结果进行在线校正,修正前首先检测受控对象的实际输出,具体包括:其中,e(k)代表k时刻的预测误差,y(k)代表k时刻受控对象的实际输出, 代表k-1时刻预测得到的k时刻受控对象输出,
根据上式得到k时刻预测误差k+1、k+2、…、k+N时刻的预测值序列进行修正,从而得到新的预测值序列,该序列用向量 表示。
其中,hN代表误差的加权系数向量。