1.一种基于路面等级的救援车辆主动悬架自抗扰控制方法,其特征在于,具体包括以下步骤:S1、定义路面等级:救援车辆在行驶过程中,不断进行路面识别,将所述路面等级分为高不平度路面和低不平度路面;road=1表示识别路面为所述高不平度路面;road=2表示识别路面为所述低不平度路面;
S2、判断路面等级:若路面不平度系数大于8小于等于128,则表示识别路面为所述低不平度路面,即road=2,依次执行步骤S4、S5和S8后,再执行步骤S9;若路面不平度系数大于
128小于等于32678,则表示识别路面为所述高不平度路面,即road=1,执行步骤S3后执行步骤S6,当满足步骤S6条件则依次执行步骤S7和S8后,再执行步骤S9,当不满足步骤S6条件则依次执行步骤S4、S5和S8后,再执行步骤S9;
S3、建立线性自抗扰模型;
S31、在所述救援车辆主动悬架的簧载质量,即车身质量上加装有第一加速度传感器和第一位移传感器,在所述主动悬架的非簧载质量,即车身悬架和轮胎间总质量上加装有第二加速度传感器和第二位移传感器,所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器采集所述簧载质量和所述非簧载质量的加速度,所述第一位移传感器和所述第二位移传感器采集所述簧载质量和所述非簧载质量的位移;
S32、将采集到的加速度信号和位移信号输送到车载ECU控制器中,所述车载ECU控制器获取所述簧载质量和所述非簧载质量的速度,根据所述簧载质量和所述非簧载质量的速度得到悬架速度;
S33、根据所述簧载质量和所述非簧载质量的位移得到悬架动行程,将所述悬架动行程输入建立的线性自抗扰状态观测器中,获取线性自抗扰控制下的观测值,并计算线性自抗扰控制悬架动行程误差|e1|;
S4、建立非线性自抗扰模型,将所述悬架动行程输入建立的非线性自抗扰状态观测器中,获取非线性自抗扰控制下的观测值;
S5、计算非线性自抗扰输出力u2;
S51、引入非线性误差控制率:
u02=k0′1fal(e1′,α01,δ)+k0′2fal(e2′,α02,δ)其中,非线性函数因子α01=0.5,α02=0.25,k0′1、k0′2为非线性控制率增益,δ为线性区间长度,e1′为非线性自抗扰控制悬架动行程误差,e′2为非线性自抗扰控制悬架速度误差,为非线性自抗扰控制中对悬架动行程的观测值, 为非线性自抗扰控制中对悬架速度的观测值,Zsddr为期望悬架动行程, 为期望悬架速度,sgn()为符号函数,当变量大于0是取1,当变量小于0是取‑1,当变量等于0是取0;
S52、计算非线性自抗扰输出力为:
其中, 为非线性自抗扰控制中对系统内扰和外扰集合的观测值,b02为非线性自抗扰控制下设定参数;
S6、若步骤S3中误差值|e1|不小于1则执行步骤S4,否则执行步骤S7;
S7、计算线性自抗扰输出力u1;
S71、引入线性误差控制率:
u01=k01e1+k02e2
其中,k01、k02为线性控制率增益,e1为线性自抗扰控制悬架动行程误差,e2为线性自抗扰控制悬架速度误差, 为线性自抗扰控制中对悬架动行程的观测值, 为线性自抗扰控制中对悬架速度的观测值;
S72、计算线性自抗扰输出力为:
其中, 为线性自抗扰控制中对系统内扰和外扰集合的观测值,b01为线性自抗扰控制下设定参数;
S8、将自抗扰输出力作为控制力进行主动悬架的控制:若最终控制力由线性自抗扰控制输出力输出则有:U=u1;若最终控制力由非线性自抗扰控制输出力输出则有:U=u2;
S9、将自抗扰输出力作为控制力代入主动悬架动力学模型中,计算主动悬架的 的均方根值 以此来对车辆平顺性进行评估;当满足 时,说明控制有效,则执行步骤S10;当不满足 时,说明没有达到控制效果,则执行步骤S11;其中σ为规定评价参数;
S10、控制结束;
S11、更新线性或非线性自抗扰控制计算参数,继续重复进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于路面等级的救援车辆主动悬架自抗扰控制方法,其特征在于,控制系统包括以下模块:路面等级识别模块、非线性自抗扰控制模块、线性自抗扰控制模块和主动悬架性能评估模块;
所述路面等级识别模块用于根据不平度系数,将救援车辆行驶路面等级识别结果划分为所述低不平度路面和所述高不平度路面;当路面等级识别结果为所述低不平度路面时,调用所述非线性自抗扰控制模块,当路面等级识别结果为所述高不平度路面时,调用所述线性自抗扰控制模块;
所述非线性自抗扰控制模块用于非线性自抗扰输出力的计算,当路面等级识别结果为所述低不平度路面时,将所述非线性自抗扰输出力发送给所述主动悬架性能评估模块;
所述线性自抗扰控制模块包括误差条件判断单元和线性自抗扰输出单元,当路面等级识别结果为所述高不平度路面时,调用所述误差条件判断单元;若满足|e1|<1,则调用所述线性自抗扰输出单元,将所述线性自抗扰输出力发送给所述主动悬架性能评估模块,若不满足条件,则调用所述非线性自抗扰控制模块,随后将所述非线性自抗扰输出力发送给所述主动悬架性能评估模块;
所述主动悬架性能评估模块用于执行主动悬架动力学模型,从所述非线性自抗扰控制模块或所述线性自抗扰控制模块接受控制力,并对车辆平顺性进行评估。
3.根据权利要求1所述的基于路面等级的救援车辆主动悬架自抗扰控制方法,其特征在于,所述线性自抗扰模型对于主动悬架二阶系统有:其中, 为线性自抗扰控制下系统的内扰和外扰的集合,b01为线
性自抗扰控制下设定参数,u1为线性自抗扰输出力,Zr为随机路面不平度的幅度, 为随机路面不平度的幅度的导数值,τ1为采用线性自抗扰控制时的未知干扰,t为时间, 为悬架加速度, 为悬架速度,Zsdd为悬架动行程,悬架动行程Zsdd=Zb‑Zw,其中Zb为车身位移,Zw为非簧载质量位移;
令x11=Zsdd, x31=Q1建立三阶线性状态观测器,并将y1=Zsddr代入:其中,x11为悬架动行程在线性状态观测器方程中的表示形式,x21为悬架速度在线性状态观测器方程中的表示形式,x31为系统内扰和外扰集合在线性状态观测器方程中的表示形式, 分别为x11,x21,x31的估计值, 分别为x11,x21,x31的一阶导数值,分别为 的一阶导数值,β01=3ω01, β01,β02,β03为线性自抗扰控制参数,ω01为线性自抗扰控制器带宽参数,e1为线性自抗扰控制悬架动行程误差,Zsddr为期望悬架动行程。
4.根据权利要求1所述的基于路面等级的救援车辆主动悬架自抗扰控制方法,其特征在于,所述非线性自抗扰模型对于主动悬架二阶系统有:其中, 为非线性自抗扰控制下系统的内扰和外扰的集合,b02为
非线性自抗扰控制下设定参数,u2为非线性自抗扰输出力,τ2为采用非线性自抗扰控制时的未知干扰;
令x12=Zsdd, x32=Q2建立三阶非线性状态观测器,并将y2=Zsddr代入:其中, e1′为误差,α0i为非线性因
子,δ一般取0.01,x12为悬架动行程在非线性状态观测器方程中的表示形式,x22为悬架速度在非线性状态观测器方程中的表示形式,x32为系统内扰和外扰集合在非线性状态观测器方程中的表示形式, 分别为x12,x22,x32的估计值, 分别为x12,x22,x32的一阶导数值, 分别为 的一阶导数值,β0′1=3ω02, β0′1,β0′2,β0′3为非线性自抗扰控制参数,e1′为非线性自抗扰控制悬架动行程误差,ω02为非线性自抗扰控制器带宽参数。
5.根据权利要求1所述的基于路面等级的救援车辆主动悬架自抗扰控制方法,其特征在于,所述路面等级分为低不平度路面和高不平度路面具体为:其中,G(n0)为路面不平度系数;road=2表示识别路面为所述低不平度路面;road=1表示识别路面为所述高不平度路面;路面等级识别模块为现有技术,采用车辆预瞄技术获取路面不平度系数。
6.根据权利要求1所述的基于路面等级的救援车辆主动悬架自抗扰控制方法,其特征在于,所述步骤S9具体包括以下步骤:S91、建立主动悬架动力学模型:
其中,mb为簧载质量;mw为非簧载质量;Zb为车身位移; 为车身速度; 为车身加速度;
Zw非簧载质量位移; 为非簧载质量速度; 为非簧载质量加速度;Zr为随机路面不平度的幅度;Fs(Zb,Zw,t)为悬架弹簧力; 为悬架阻尼力;Ft(Zw,Zr,t)为轮胎产生的弹性力; 为轮胎产生的阻尼力;U为控制力;
S92、计算随机路面不平度的幅度:
其中,G(n0)为步骤S1中用于路面分类的具体路面不平度系数值; 为随机路面不平‑1 ‑1度的幅度的导数值;n′0为路面不平度的下截止空间频率0.01m ;n0为参考空间频率0.1m ;
vc为行驶车速;ω(t)为期望为0的白噪声信号;
S93、将控制力U代入所述主动悬架动力学模型中,计算主动悬架的 的均方根值以此来对车辆平顺性进行评估;当满足 时,说明控制有效,则执行步骤S10;当不满足 时,说明没有达到控制效果,则执行步骤S11;其中σ为规定评价参数。