1.一種預(yù)規(guī)定瞬態(tài)性能的汽車主動(dòng)懸架自適應(yīng)控制方法,其特征在于:首先根據(jù)汽車動(dòng)力學(xué)理論以及牛頓第二定律,建立半車主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)模型;接著通過車載傳感器測(cè)量計(jì)算得到汽車垂直方向位移和俯仰方向俯仰角;再對(duì)控制目標(biāo)即汽車垂直方向位移以及汽車俯仰方向俯仰角進(jìn)行誤差轉(zhuǎn)化操作;結(jié)合轉(zhuǎn)化后的誤差,引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償懸架動(dòng)力學(xué)模型不確定性對(duì)系統(tǒng)的影響,進(jìn)而設(shè)計(jì)汽車在垂直方向以及俯仰方向運(yùn)動(dòng)的控制動(dòng)作;進(jìn)一步對(duì)控制誤差和系統(tǒng)遞推向量進(jìn)行濾波操作,提取參數(shù)估計(jì)誤差,實(shí)現(xiàn)汽車垂直方向位移及俯仰方向俯仰角的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)控制,并滿足主動(dòng)懸架其他性能;用包含參數(shù)估計(jì)誤差的向量設(shè)計(jì)自適應(yīng)律;然后判斷激勵(lì)條件是否滿足,若滿足,根據(jù)估計(jì)得到的向量計(jì)算出汽車質(zhì)量以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的估計(jì)值;若不滿足,則給路面擾動(dòng)加入隨機(jī)干擾,并返回重新測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)規(guī)定瞬態(tài)性能的汽車主動(dòng)懸架自適應(yīng)控制方法,其特征在于:所述方法的具體步驟如下:
Step1、建立半車主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)模型:根據(jù)汽車動(dòng)力學(xué)理論以及牛頓第二定律,對(duì)半車主動(dòng)懸架進(jìn)行受力分析,可得到半車主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)模型如下:
其中,M是汽車質(zhì)量,I是汽車俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,mf為汽車前輪的簧下質(zhì)量,mr為汽車后輪的簧下質(zhì)量;Fdf為汽車前輪阻尼器阻尼力,F(xiàn)dr為汽車后輪阻尼器阻尼力;Fsf為汽車前輪彈簧力,F(xiàn)sr為汽車后輪彈簧力;Ftf為汽車前輪彈力,F(xiàn)bf為汽車前輪阻尼力;Ftr為汽車后輪彈力,F(xiàn)br為汽車后輪阻尼力;yc為汽車垂直方向位移,為俯仰方向汽車俯仰角,y1為汽車前輪簧下質(zhì)量位移,y2為汽車后輪簧下質(zhì)量位移;a為汽車前主動(dòng)懸架至汽車質(zhì)心距離,b為汽車后主動(dòng)懸架至汽車質(zhì)心距離;u1為汽車前主動(dòng)懸架的輸出力,u2為汽車后主動(dòng)懸架的輸出力;uy為汽車在垂直方向運(yùn)動(dòng)的控制動(dòng)作,為汽車在俯仰方向運(yùn)動(dòng)的控制動(dòng)作;
Step2、通過代數(shù)變換將半車主動(dòng)懸架動(dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間形式:
定義則可得到:
其中,θ1=1/M為需要估計(jì)的汽車未知質(zhì)量的倒數(shù),θ2=1/I為需要估計(jì)的汽車未知轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的倒數(shù);
Step3、通過車載傳感器測(cè)量計(jì)算得到汽車垂直方向位移yc和俯仰方向俯仰角將其作為下面設(shè)計(jì)的控制方法的輸入量;
Step4、對(duì)控制目標(biāo)即汽車垂直方向位移x1=y(tǒng)c進(jìn)行誤差轉(zhuǎn)化操作:
Step4.1、定義一個(gè)光滑單調(diào)遞減函數(shù)ψ(t),R+→R+為:
ψ(t)=(ψ0-ψ∞)e-αt+ψ∞
其中,ψ0為函數(shù)初值,ψ∞為函數(shù)允許的穩(wěn)態(tài)誤差,e-αt為指數(shù)函數(shù)常量,α為函數(shù)收斂速度,t表示時(shí)間,ψ0與ψ∞數(shù)值的選取應(yīng)滿足ψ0>ψ∞;汽車垂直方向位移應(yīng)滿足如下邊界條件:
其中,δ,為兩個(gè)正常數(shù);
Step4.2、定義另一個(gè)光滑嚴(yán)格單調(diào)遞增函數(shù)函數(shù)應(yīng)滿足條件如下:
其中,L∞表示有界函數(shù);
Step4.3、在得到性能方程ψ(t)和嚴(yán)格單調(diào)遞減函數(shù)S(z1)的基礎(chǔ)上,汽車垂直方向位移表達(dá)為x1=ψS(z1),并通過代數(shù)變換將控制目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后的參數(shù)表達(dá)式為:
Step5、根據(jù)如下步驟設(shè)計(jì)汽車在垂直方向運(yùn)動(dòng)的控制動(dòng)作uy:
Step5.1、定義控制誤差sp1如下:
其中,Λp1>0為正常數(shù),T為矩陣轉(zhuǎn)置運(yùn)算符號(hào),z1為Step4.2中定義的數(shù)值變量,為z1對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù);對(duì)sp1進(jìn)行求導(dǎo)運(yùn)算可得:
其中,θ1=1/M為需要估計(jì)的汽車未知質(zhì)量的倒數(shù),為計(jì)算數(shù)值變量,為未知的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)表達(dá)式;采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)Tp1(Zp1)進(jìn)行逼近,表達(dá)式如下:
其中,wp1∈R5為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)未知權(quán)重,為L(zhǎng)p維實(shí)空間,φp1(Zp1)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基函數(shù),Zp1為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入變量,εp1∈R為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)誤差;
Step5.2、設(shè)計(jì)控制汽車垂直方向位移的控制動(dòng)作uy,表達(dá)式如下:
其中,kp1為一個(gè)正常數(shù),為未知參數(shù)θ1的估計(jì)值,為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)未知權(quán)重wp1的估計(jì)值;
Step5.3、在采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近的基礎(chǔ)上,控制誤差導(dǎo)數(shù)可表達(dá)為如下參數(shù)化形式:
其中,是需要估計(jì)的未知參數(shù)向量,為系統(tǒng)遞推向量,通過輸入uy和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基函數(shù)φp1(Zp1)計(jì)算獲得的;
Step6、根據(jù)步驟Step4的方法對(duì)汽車俯仰方向俯仰角進(jìn)行誤差轉(zhuǎn)化操作,再根據(jù)步驟Step5的方法,得到汽車在俯仰方向運(yùn)動(dòng)的控制動(dòng)作表達(dá)式如下:
其中,為計(jì)算數(shù)值變量,為需要估計(jì)的汽車未知轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的倒數(shù)θ2=1/I的估計(jì)值,kp2為一個(gè)正常數(shù),sp2為控制誤差,為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)未知權(quán)重wp2的估計(jì)值,φp2(Zp2)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基函數(shù),Zp2為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入變量;
Step7、對(duì)控制誤差和系統(tǒng)遞推向量進(jìn)行濾波操作,提取參數(shù)估計(jì)誤差,用于后續(xù)自適應(yīng)律設(shè)計(jì):
Step7.1、定義兩個(gè)濾波變量sp1f和Φp1f為:
其中,k是一個(gè)正常數(shù);
Step7.2、定義輔助濾波矩陣Pp1∈R6×6和濾波向量Qp1∈R6×1為:
其中,l是一個(gè)正常數(shù);
Step7.3、在得到輔助變量Pp1和Qp1基礎(chǔ)上,計(jì)算出包含參數(shù)估計(jì)誤差的向量Hp1∈R6×1為:
其中,是未知參數(shù)向量Wp1的估計(jì)值;
Step8、用包含參數(shù)估計(jì)誤差的向量Hp1設(shè)計(jì)自適應(yīng)律,得到未知參數(shù)向量Wp1的估計(jì)值
其中,Γp1>0為學(xué)習(xí)速率,σ>0為一個(gè)正常數(shù);
Step9、計(jì)算矩陣Pp1最小特征值,并判斷其是否大于0,來(lái)判斷持續(xù)激勵(lì)條件是否滿足:
當(dāng)矩陣Pp1最小特征值大于0,則執(zhí)行步驟Step10;否則給路面擾動(dòng)加入隨機(jī)干擾,然后返回步驟Step3;
Step10、通過步驟Step1-Step9實(shí)現(xiàn)汽車垂直方向位移及汽車俯仰方向俯仰角的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)控制,并滿足主動(dòng)懸架其他性能;在獲得未知參數(shù)向量估計(jì)值的基礎(chǔ)上,通過求的倒數(shù)計(jì)算出汽車未知質(zhì)量的估計(jì)值類似于Step7-Step9,設(shè)計(jì)自適應(yīng)律獲得俯仰方向未知參數(shù)的估計(jì)值然后通過求的倒數(shù)計(jì)算出汽車未知轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的估計(jì)值