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专利号: 202010230532X
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般车辆
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于模型参考自适应控制的车辆ISD悬架主动控制方法,包括以下步骤:步骤

1):建立基于模型参考自适应控制的车辆ISD悬架被控模型与理想参考模型;步骤2):定义关于被控模型与理想参考模型的控制系统广义状态误差e;步骤3):改写关于控制系统状态误差的系数矩阵;步骤4):自适应控制系统稳定性判定;步骤5):确定模型参考自适应控制系统中车辆ISD悬架被控模型的自适应律;

其中,步骤1)具体为:被控模型的运动学方程为:其中,ms为簧载质量,mu为非簧载质量,k为悬架弹簧刚度,kt为轮胎等效刚度,b为惯容器惯质系数,Fb为被控模型惯容器控制力,zr为路面的垂向输入位移,zu为被控模型的非簧载质量垂直位移,zs为被控模型的簧载质量垂直位移, 为被控模型的簧载质量垂直速度,为被控模型的簧载质量垂直加速度, 为被控模型的非簧载质量垂直速度, 为被控模型的非簧载质量垂直加速度;

理想参考模型的运动学方程为:

其中,ms为簧载质量,mu为非簧载质量,kt为轮胎等效刚度,kr为参考模型的悬架弹簧刚度,T(s)为具体结构的等效阻抗,cp为半主动阻尼系数,Fp为参考模型可调阻尼器控制力,zr为路面的垂向输入位移,zur为参考模型的非簧载质量垂直位移,zsr为参考模型的簧载质量垂直位移, 为参考模型的簧载质量垂直速度, 为参考模型的簧载质量垂直加速度,为参考模型的非簧载质量垂直速度, 为参考模型的非簧载质量垂直加速度;

其中,步骤2)具体为:对步骤1)中被控模型和理想参考模型的状态变量进行改写,选取簧载质量的速度和位移作为状态变量,非簧载质量的速度和位移作为输入变量,将被控模型和理想参考模型的状态方程写成:其中,Fb和Fp分别为被控模型和参考模型的控制力,Xb和Xp分别为被控模型和参考模型的状态变量, 和 分别为被控模型和参考模型状态变量的导数,yr为控制系统变量,Ab,Ap,Bb,Bp,Cb,Cp为系数矩阵;

其中,被控模型的控制力Fb为:

Fb=K1Xb+K2Fp+K3yr,

K1为被控模型的反馈调节器,K2为理想参考模型的控制向量增益,K3为前馈调节器;

其中,广义状态误差e及其导数 满足误差方程:e=Xp‑Xb,

其中,步骤3)具体为:改写关于控制系统状态误差的系数矩阵Ap、Bp、Cp:通过调节反馈调节器K1、参考模型的控制向量增益K2和前馈调节器K3使广义状态误差e为零,改写系数矩阵Ap、Bp、Cp为:* * *

其中,K1、K2和K3分别表示被控模型与参考模型一致时的K1、K2和K3的稳态取值;

其中,步骤4)具体为:自适应控制系统稳定性判定:选取对应的李雅普诺夫函数V:

4×4

其中,P∈R 、R1、R2和R3均表示正定对称矩阵;tr表示矩阵的迹;

表示相应矩阵的转置;

根据单元素矩阵的迹等于本身元素值及矩阵迹的性质可得:T

由于Ap为稳定矩阵,存在正定对称矩阵Q使ApP+PAp=‑Q,对李雅普诺夫函数V求导并代入误差方程可得:其中, 和 分别为 和 转置矩阵的导数, 分别为和 的导数;

其中,步骤5)具体为:确定自适应律:

其中,K1(t)、K2(t)和K3(t)分别为K1、K2和K3关于时间t的函数;

K1(0)、K2(0)和K3(0)分别为K1、K2和K3在时间t=0时的值;

被控模型的控制力改写为:

2.如权利要求1所述的一种基于模型参考自适应控制的车辆ISD悬架主动控制方法,其特征在于,还包括,路面不平度的垂向输入速度 满足:其中, 是路面不平度的垂向输入速度,v是行驶车速,w(t)是白噪声信号,Gq(n0)为路面不平度系数。