基于UIO的汽车主动悬架系统状态估计.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.22.008基于UIO的汽车主动悬架系统状态估计包黎明，钟孝伟，王乾乾（辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁锦州121000）摘要：基于未知扰动输入观测器对汽车主动悬架车身垂直位移，车身垂直速度，非簧载质量垂直位移和非簧载质量垂直速度状态量进行估计，残差理论对汽车主动悬架作动器发生增益故障时的控制力补偿展开研究。分别建立两自由度1/4车辆主被动悬架模型和故障模型，通过设计未知输入扰动观测器对悬架状态进行估计，并通过故障诊断和检测，获得悬架故障输出残差。在此基

2、础上，基于控制率重组思想，对LQG控制率实时控制力补偿，实现主动悬架作动器的容错控制，并通过Matlab/Simulink对控制效果进行验证。仿真结果表明，设计的观测器能很及时的发现故障发生时刻，而采取的控制力补偿能很快使故障悬架恢复到原来主动悬架性能水平，从而消除了作动器故障对悬架性能的影响，提高了主动悬架控制的可靠性。关键词：主动悬架；作动器；输出残差控制；力补偿中图分类号：U463.9文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)22-23-04Vehicleactivesuspensionsystemb

3、asedonUIOstateestimationBaoLiming,ZhongXiaowei,WangGangan(Carsandtrafficengineeringofliaoninguniversityoftechnologycollege,LiaoningJinzhou121000)Abstract:Basedontheideaofcontrollawreorganization,theactuatorofactivesuspensionactuatoriscompensated.The2-DOFmodeland

4、thefaultsuspensionmodelareestablished.Thesuspensionstateisestimatedbydesigninganunknowninputdisturbanceobserver,andthefaultoutputisobtainedbyfaultdiagnosisanddetection.Thefault-tolerantcontroloftheactivesuspensionactuatorisrealizedbydesigningthefault-tolerantcon

5、troloftheLQGcontrollawbasedonthecontrollawreconfiguration.Matlab/Simulinksimulationresultsshowthatthedesignoftheobservercanbeverytimelydetectionofthetimeoffault,controlforcecompensationcanquicklyrestoretheoriginalsuspensiontotheoriginalperformancelevel,thuselimi

6、natingtheactuatorfaultonthesuspensionperformanceTherebyimprovingtheridingcomfortofthesuspension.Keywords:Activesuspension;Actuator;Fault-tolerantcontrol;ActuatorforcecompensationSimulationverificationCLCNO.:U463.9DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)22-23-04动器

7、）和传感器完好无故障时设计的，一旦传感器或作动器引言出现故障，之前在完好情况下设计的控制器将出现误控制，悬架系统将达不到预期的效果，影响乘坐舒适性。近年来，主动悬架能根据汽车的行驶条件对悬架系统的刚度和阻[1]容错控制研究在智能控制领域受到越来越多的重视，它可尼特性进行动态自适应调节，使悬架系统始终处于最佳减震以确保在某些部件发生故障的情况下，系统仍能按原定性能状态。目前，对主动悬架控制的研究大部分是基于执行器（作指标或性能指标略有降低（但可接受），而完全地完成控制任作者简介：包黎明，就读于辽宁工业大学汽车与交通工程学

8、院。务。24汽车实用技术2017年第22期1建模与主动悬架LQG控制K即为所求的最优反馈控制率，改变q1、q2、q3、q4的值，73反复调试，直到出现良好的控制效果，q1=2×10，q2=2×10，1.11/4车辆模型建立6q3=10，q4=4。[3]建立两自由度1/4车辆悬架动力学模型如图1所示。在Matlab中搭建车辆模型，对