基于区域极点配置的汽车主动悬架H2／H∞控制
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基金 项 目 ：上海 市 自然 科 学 基 金 项 目（ ０ Ｒ ４ １０ ； 海 市 科 研 创 新 １Ｚ １２ ００） 上 ’
项目 ０Ｙ９）上海市重点学 （８Ｚ９； 科建设项目（００） Ｊ５ ５ ３
收 期： ０８ １ —５ 修改稿收到日 ２ ９ ０ — １ 稿日 ２ —０ １ ０ 期： ０ —４ ２ ０
环系 统对扰 动抑 制性 能和鲁棒 稳定性 的需 求 。 文献 从 各 自不 同 的 角 度分 析 了 Ｈ， 制 对 系 ｊ， Ｊ 控
反馈 控制器 以提 高系统 的性 能指标 。
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ｋ 。
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统鲁棒 性需 求 上 的 局 限性 ， 以及 在 悬 架 控 制 器 设 计 上 利用 两种范 数 混 合 折 衷设 计 的有 效 性 ，ａｅ 设 计 了 Ｊｇｒ 鲁棒 控 制器 ， 陈虹 教 授 等人 针 对 主动 悬 架 系统 设 计 了基 于混 合 范 数 性 能度 量 的 多 目标 输 出 反 馈 控 制 器， 以便 克服单 一范 数 度量 下 ， 控 制保 守性 大 ， 控 日 制鲁 棒性 不强 等 各 自缺 陷 ， 系 统稳 定 性 和性 能 上 获 在 得 的 良好 的折衷 。钟 志华 院士 等人 设 计 了基 于遗 传 算 法 的主动悬 架 ， 对 多 目标 控 制器 的保 守性 进 行 了 并 研究 。陈无畏 教授等 人针 对 四 自由度 车 辆 主动 悬架 模 型 的多 目标 混合 Ｈ ／ 制器 设 计进 行 了研究 。上 ２Ｈ 控 述 文献均 对混 合范数 度量 意 义下 的多 目标 控制 器设 计 给 出 了各 自的解 决方 法 ， 是 ， 未 给 出混 合范 数 度量 但 并
悬架系统性能和系统鲁棒性 之间的折衷优化控制问题 ， 同时 ， 通过将闭环极 点配置在指定位 置 ， 保证 了系统 的动态性能 ， 结果显示 ， 通过将单一范数 （ 或 日 控 制方法改进为混合范数 ／ 控制方法 ， ） Ｈ 强化 了每种范数各 自的优势 ， 系统综合
性 能 品 质 得 到 了保 证 。
摘 要 ：利用混合 ／ Ｈ 控制方法设计了某重载车辆悬架控制器。以此种方法设计出的控制器， 通过 控制指
标 保 证 被 控 对 象 约 束输 出传 递 函数 的无 穷 范 数 低 于 适 当 ７值 的同 时 ， 小 化 一 个 给 定 的 性 能 指 标 函数 ， 好 的解 决 了 最 较
第一作者 孙 涛 男 ， 士 ，９ ４年 生 博 １７
装 置主 动悬架 的两 自 由度 车 辆 模 型 如 图 １所 示 ，
其 中悬 置质量 与非悬 置质 量动力 学方 程如下所 示 ：
第 ２期
孙
涛等 ：基于 区域极点配置 的汽 车主动悬架 ／ 控制 Ｈ
ｋ ｋ
１， ７１
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图 １ ２ 自由度 车 辆 主 动 悬 架模 型
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只
系统性 能的 范数 折 衷 选 取 方 法 ， 以及 为保 证 系统 性 能
而必 须 的极 点配 置 的方法 ， 因此 ， 文针 对 这一 问题 将 本
图 ２ 阀控 缸 形 式 的 电 液 主 动 执行 机 构
１ 考虑 执 行 器 动 力 学 特 性 的 主动 悬 架 模 型
极 点 配置 的方 法 改 善 系统 的性 能 ， 计 主 动 悬架 输 出 设
善 车辆 行 驶 平 顺 性 和 提 高 操 纵 稳 定 性 起 着 重 要 的 作
用 。被 动悬架 的工作 特 性无 法 随行 驶 工况 的不 同而 动 态 的改 变 ， 动 悬 架 系统 则 可通 过 可 控 执 行 机 构 提 供 主 满 足车 辆行驶 性能要 求 的 力和 力矩 ， 因此 ， 以在 较 大 可 程度上 提高 车辆 的平顺 性 能 。围绕 主动悬 架 系 统所 进 行 的控 制 算 法 设 计 为 大 量 的学 者 所 研 究 ¨ 。然 而 ， 由于路 况 、 况及 执行机 构 特性 的复 杂性 ， 致 主动 悬 工 导 架 未建模 动 态 不确 定 性 以及 外 部 扰 动 、 感 器 噪 声 对 传 系统性 能的影 响难 以忽 略 ， 此时 ， 制 器 的设计 应 该 兼 控 顾系 统扰动 抑制作 用 下的时域 Ｌ Ｇ性 能指标 和未 建模 Ｑ 不确定 性存 在条件 下 的鲁 棒性 能 指标 。即控 制器 的设 计应 考虑 Ｈ 范 数 和 Ｈ 范 数 的协 调 与 折 衷 ， 以平 衡 闭
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ｒ ＝ ｋ（ ｍ ｚ 一ｚ）＋Ｃ （ 三 一三）＋Ｆ 。
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第２ ９卷第 ２期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＲＡＴＩ Ｂ ＯＮ ＡＮＤ Ｈ０Ｃ Ｓ Ｋ
基 于 区域 极 点 配 置 的汽 车 主 动 悬 架 Ｈ２ Ｈ 控 制 ／
孙 涛 ，郑松林 ， 张振东 ，冯金芝
２０ ９ ） ０ ０ ３
（ 海 理工 大学 机 械 工 程学 院 汽 车 工 程研 究 所 ， 海 上 上
关键词 ：混合 Ｈ ／ ２Ｈ 控制 ； 主动悬架 ； 频率加权 函数 ； 未建模 动态不确定
中 图分 类 号 ：Ｕ ６ ．３ ４ ３ ３ 文 献标 识 码 ：Ａ
悬 架系 统 是路 面 车辆 的重 要 的 子 系 统 之 一 ， 改 对
输 出分为不 同的通 道 ， 用 范 数度 量 扰 动作 用 下 的 利 时域 Ｌ Ｇ性 能 指标 ， 用 范 数度 量未 建 模 动 态不 Ｑ 利 确定 性作用 下 的频 域鲁 棒 性 能 指 标 ， 采 用 基 于 区域 并
项目 ０Ｙ９）上海市重点学 （８Ｚ９； 科建设项目（００） Ｊ５ ５ ３
收 期： ０８ １ —５ 修改稿收到日 ２ ９ ０ — １ 稿日 ２ —０ １ ０ 期： ０ —４ ２ ０
环系 统对扰 动抑 制性 能和鲁棒 稳定性 的需 求 。 文献 从 各 自不 同 的 角 度分 析 了 Ｈ， 制 对 系 ｊ， Ｊ 控
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统鲁棒 性需 求 上 的 局 限性 ， 以及 在 悬 架 控 制 器 设 计 上 利用 两种范 数 混 合 折 衷设 计 的有 效 性 ，ａｅ 设 计 了 Ｊｇｒ 鲁棒 控 制器 ， 陈虹 教 授 等人 针 对 主动 悬 架 系统 设 计 了基 于混 合 范 数 性 能度 量 的 多 目标 输 出 反 馈 控 制 器， 以便 克服单 一范 数 度量 下 ， 控 制保 守性 大 ， 控 日 制鲁 棒性 不强 等 各 自缺 陷 ， 系 统稳 定 性 和性 能 上 获 在 得 的 良好 的折衷 。钟 志华 院士 等人 设 计 了基 于遗 传 算 法 的主动悬 架 ， 对 多 目标 控 制器 的保 守性 进 行 了 并 研究 。陈无畏 教授等 人针 对 四 自由度 车 辆 主动 悬架 模 型 的多 目标 混合 Ｈ ／ 制器 设 计进 行 了研究 。上 ２Ｈ 控 述 文献均 对混 合范数 度量 意 义下 的多 目标 控制 器设 计 给 出 了各 自的解 决方 法 ， 是 ， 未 给 出混 合范 数 度量 但 并
悬架系统性能和系统鲁棒性 之间的折衷优化控制问题 ， 同时 ， 通过将闭环极 点配置在指定位 置 ， 保证 了系统 的动态性能 ， 结果显示 ， 通过将单一范数 （ 或 日 控 制方法改进为混合范数 ／ 控制方法 ， ） Ｈ 强化 了每种范数各 自的优势 ， 系统综合
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摘 要 ：利用混合 ／ Ｈ 控制方法设计了某重载车辆悬架控制器。以此种方法设计出的控制器， 通过 控制指
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装 置主 动悬架 的两 自 由度 车 辆 模 型 如 图 １所 示 ，
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图 １ ２ 自由度 车 辆 主 动 悬 架模 型
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１ 考虑 执 行 器 动 力 学 特 性 的 主动 悬 架 模 型
极 点 配置 的方 法 改 善 系统 的性 能 ， 计 主 动 悬架 输 出 设
善 车辆 行 驶 平 顺 性 和 提 高 操 纵 稳 定 性 起 着 重 要 的 作
用 。被 动悬架 的工作 特 性无 法 随行 驶 工况 的不 同而 动 态 的改 变 ， 动 悬 架 系统 则 可通 过 可 控 执 行 机 构 提 供 主 满 足车 辆行驶 性能要 求 的 力和 力矩 ， 因此 ， 以在 较 大 可 程度上 提高 车辆 的平顺 性 能 。围绕 主动悬 架 系 统所 进 行 的控 制 算 法 设 计 为 大 量 的学 者 所 研 究 ¨ 。然 而 ， 由于路 况 、 况及 执行机 构 特性 的复 杂性 ， 致 主动 悬 工 导 架 未建模 动 态 不确 定 性 以及 外 部 扰 动 、 感 器 噪 声 对 传 系统性 能的影 响难 以忽 略 ， 此时 ， 制 器 的设计 应 该 兼 控 顾系 统扰动 抑制作 用 下的时域 Ｌ Ｇ性 能指标 和未 建模 Ｑ 不确定 性存 在条件 下 的鲁 棒性 能 指标 。即控 制器 的设 计应 考虑 Ｈ 范 数 和 Ｈ 范 数 的协 调 与 折 衷 ， 以平 衡 闭
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第２ ９卷第 ２期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＲＡＴＩ Ｂ ＯＮ ＡＮＤ Ｈ０Ｃ Ｓ Ｋ
基 于 区域 极 点 配 置 的汽 车 主 动 悬 架 Ｈ２ Ｈ 控 制 ／
孙 涛 ，郑松林 ， 张振东 ，冯金芝
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关键词 ：混合 Ｈ ／ ２Ｈ 控制 ； 主动悬架 ； 频率加权 函数 ； 未建模 动态不确定
中 图分 类 号 ：Ｕ ６ ．３ ４ ３ ３ 文 献标 识 码 ：Ａ
悬 架系 统 是路 面 车辆 的重 要 的 子 系 统 之 一 ， 改 对
输 出分为不 同的通 道 ， 用 范 数度 量 扰 动作 用 下 的 利 时域 Ｌ Ｇ性 能 指标 ， 用 范 数度 量未 建 模 动 态不 Ｑ 利 确定 性作用 下 的频 域鲁 棒 性 能 指 标 ， 采 用 基 于 区域 并