1.一种用于车辆液压主动悬架系统的自适应渐进反步控制方法,其特征在于:其包括以下步骤:S1:获取车辆液压主动悬架系统的状态数据,包括状态输入数据和状态模型数据;
S2:根据步骤S1中获取的状态模型数据构建液压主动悬架的二自由度动力学模型,如下所示:其中,x1为第一状态模型数据;x2为第二状态模型数据;x3为第三状态模型数据;x4为第四状态模型数据;x5为第五状态模型数据;ms为簧载质量;bs为悬架阻尼系数;ks为线性项的刚度系数;A为活塞面积;κ为活塞参数;mu为非簧载质量;kt为轮胎刚度系数;zr为颠簸路面输入;zu为非簧载质量的位移;bt为轮胎阻尼系数;u为状态模型控制输入;α为状态模型第一影响参数;β为状态模型第二影响参数;γ为状态模型第三影响参数;ω3为第三滑阀的面积梯度影响参数;
S3:构建自适应渐进反步控制优化方法,处理步骤S1中获取的状态输入数据,获得模型控制量;所述自适应渐进反步控制优化方法具体包括预设性能控制子步骤、事件触发控制子步骤、积分有界函数子步骤以及Nussbaum算子子步骤;
S31:预设性能控制子步骤是为了约束悬架垂直位移,保证主动悬架的安全性能,需要确定递减光滑函数μ1(t),如下所示:其中,μ1(t)为递减光滑函数;μ10为设定的第一参数;μ1∞为设定的第二参数;α1为设定的第三参数;t为设定的时间参数;
S32:事件触发控制子步骤中的车辆液压主动悬架系统控制器如下所示:其中,u为车辆液压主动悬架系统控制器输出;ωu(t)为连续控制率;t为控制点的触发时刻; 为第j个控制点的触发时刻;j为车辆液压主动悬架系统控制点编号;
S33:积分有界函数子步骤是将积分有界函数σ(t)融入控制律,使得控制误差渐进稳定;所述积分有界函数σ(t),如下所示:其中,σ(t)为积分有界函数; 为设定的积分参数;
S34:Nussbaum算子子步骤中需要计算的Nussbaum算子输出结果为N(ζ),具体如下所示:其中,N(ζ)为Nussbaum算子输出结果;ζ为Nussbaum算子输入;
所述Nussbaum算子输出结果为步骤S3的输出结果模型控制量的系数;
S4:获取步骤S3中模型控制量控制步骤S2中建立的液压主动悬架的二自由度动力学模型,实现车辆液压主动悬架系统的自适应渐进反步控制。
2.根据权利要求1所述的用于车辆液压主动悬架系统的自适应渐进反步控制方法,其特征在于:所述步骤S2中的液压主动悬架的二自由度动力学模型的构建过程如下:所述车辆液压主动悬架系统的运动模型如下所示:
其中,Fu为液压执行器输入力;zs为簧载质量的位移;
所述液压执行器输入力Fu的获取方法如下所示:
Fu=APL;
其中,PL为液压缸的负载压力;
在没有液压缸外部泄漏的情况下,液压缸的压力动力学方程,如下所示:其中,Vt为液压缸体积;βe为液压油的弹性刚度;Ctp为泄漏系数;QL为液压缸的流量;
所述液压缸的流量QL的获取方法如下所示:
其中,Ps为供油压力;ρ为液压油的密度;Cd为流量系数;ω为滑阀的面积梯度;zv为滑阀的位移;sgn为阶跃函数;
滑阀的动态响应比执行器的动态响应快,因此滑阀的位移zv和控制电流uI之间的关系设定为比例环节,具体如下所示:zv=kiuI;
其中,ki为比例因子;uI为控制电流;
进行状态模型数据的设定,具体如下所示:
最后,获得液压主动悬架的二自由度动力学模型。
3.根据权利要求1所述的用于车辆液压主动悬架系统的自适应渐进反步控制方法,其特征在于:所述步骤S2中的液压主动悬架的二自由度动力学模型需要确定状态模型第一影响参数α、状态模型第二影响参数β、状态模型第三影响参数γ和第三滑阀的面积梯度影响参数ω3,具体获取方法如下所示:所述状态模型第一影响参数α的获取方法如下所示:
α=4βe/Vt;
所述状态模型第二影响参数β的获取方法如下所示:
β=αCtp;
所述状态模型第三影响参数γ的获取方法如下所示:
所述第三滑阀的面积梯度影响参数ω3的获取方法如下所示:
4.根据权利要求1所述的用于车辆液压主动悬架系统的自适应渐进反步控制方法,其特征在于:所述步骤S2中的液压主动悬架的二自由度动力学模型需要使用RBF神经网络处理其中的非线性函数,具体过程如下所示:m
其中,F(x)为非线性函数; 为输入向量;W∈R为神经权重的向量;为设定的误差极限; 为近似误差; 为神经基函数的向量。
5.根据权利要求1所述的用于车辆液压主动悬架系统的自适应渐进反步控制方法,其特征在于:步骤S31中的递减光滑函数被用来限定状态输入数据的取值范围为:其中,δ为状态变量的第一设计常数,0<δ≤1; 为状态变量的第二设计常数,
6.根据权利要求1所述的用于车辆液压主动悬架系统的自适应渐进反步控制方法,其特征在于:步骤S32中的事件触发控制子步骤的生效条件是满足 具体如下所示:
在 内,在相邻两次触发时刻中间,车辆液压主动悬架系统的控制状态保持不变,其状态输入数据与上一个触发时刻相等,直至下一次触发时刻,车辆液压主动悬架系统的控制状态才会发生变化;车辆液压主动悬架系统的状态误差如下所示:eu(t)=ωu(t)‑u(t);
其中,eu(t)为t时刻车辆液压主动悬架系统的状态误差;ωu(t)为t时刻状态模型控制输出;u(t)为t时刻状态模型控制输入;
传统的触发时刻设计为固定阈值,恒定的阈值不能及时适应车辆液压主动悬架系统的变化,针对状态输入数据设计相对阈值的触发条件为:其中,au为触发条件的第一设定参数,0<au<1;bu为触发条件的第二设定参数,bu>0。
7.根据权利要求1所述的用于车辆液压主动悬架系统的自适应渐进反步控制方法,其特征在于:步骤S33中的设定的积分参数 需要满足不等式关系如下所示:其中,s为实数集中参数。
8.根据权利要求1所述的用于车辆液压主动悬架系统的自适应渐进反步控制方法,其特征在于:步骤S34中的Nussbaum算子输出结果N(ζ)需要满足如下所示的关系:其中,sup为取上限函数;inf为取下限函数。