具有输入时滞的主动悬挂系统的减振控制

方 法 ［２，６１、模 糊控 制 方 法 【 ］￣［］Ｂａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇ设计 方 法 ［１０， ］等．
主动控 制方法 已经 逐步应用 于轿车 的主动 悬挂系 统 中，例如 ，德 国大 众汽 车公 司 的底盘 上应 用 了 自适 应 控制规律 ．奔驰 公司研 发 出了基 于 自适应 阻尼悬挂 系 统 的 双 重 控 制 空 气 悬 挂 系 统 ，日产 （Ｎｉｓｓａｎ）￣ 丰 ｒ ｅ（Ｔｏｙｏｔａ）公 司的若干 品牌 的轿车 上也具备 了主动 悬 挂控制功 能．目前汽车 的主动控制 悬挂 的执 行机构基 本上 都是 利用 液压 传动 的机 械系 统［ ０， ８ 】．事 实上 ， 机 械 和液 压执 行机 构在 实 时运行 中或 多或 少 的存在 时滞现象．近年来具有时滞 的主动悬挂系统的减振控 制 问题 日趋成 为研究 热点，涌 现 出许 多很好 的研 究成 果 ［３－５， —０－２３］．
摘要：研究具有输入 时滞 的汽车主动悬挂系 统在 路面扰动下 的减振控制器 设计 问题．首先根据汽 车悬挂系统的 特点，从实用性的角度 出发化简 了悬挂系统 的数学模 型．然后提 出一种变量代 换方法，将具有输入时滞的主动悬挂 系统转换为 形式上不含时滞 的系统．针对转换后 的无 时滞 系统，设计 出具有输 入时滞的主动悬挂系统减振控制器 ： 又从控 制器 的成本和 易实现性 出发添加 了一个状态观测器．在这 种系统结构下，设计 出一种具有记 忆和 积分特性 的主动悬挂系统减振控制策略．仿真结果验 证了这种 设计控制器的方法是有效的．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ；ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ；ｏｂｓｅｒｖｅｒ；ｖｉｂｒａｔ ｉｏｎ ｃｏｎｔ ｒｏｌ；ｖａｒｉａｂｌｅ ｔｒａｎｓｆｏｒ ｍ ａｔｉｏｎ
１ 引 言 （Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）
传 统汽车 上普遍利 用被动悬挂 系统提 高乘 坐 的舒 适 性 和操 纵 稳 定性 ．随着 现 代汽 车技 术 的迅 速 发 展， 人们 对乘 坐 的舒适性 和操 纵稳 定性 的要求越 来越 高． 被动 悬挂 系 统 的减振 原理 是利 用 悬挂 系统 的结 构 设 计被 动地消耗 由路面 扰动产生 的振动 能量，从而约束 了对汽 车乘 驾性能 的进 一步改 善．主动悬 挂系统 能够 根据汽 车 的运 动状态 和路面状 况，实时地在 悬挂系统 上施 加一定 的控制力 ，使汽 车 的悬挂 系统在 各种路面 状况 下都 处于 最佳 减振 状态 ｌ】－６］．由于主动 悬挂 系统 具有 许 多优 点，近年 来，主 动 悬挂 系统 的控 制 问题受 到越 来越 多的研 究者 的关注 ．许 多学者 将现代控 制理 论 与方 法用 于汽 车 主动 悬挂 系 统 的减 振控 制 收到 了 很 好 的效 果．例 如，利用Ｈ。。和Ｈ２鲁棒 控 制方法 ｎ－４］、 最优 控制方法 ［５－１０ｌ、自适应控制 方法［１ １－１４］、预见控 制
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗ ｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｖｉｂｒａｔ ｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ｆｏｒ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ— ｄｅｌａｙ ｉｎｐｕｔ ｆｒｏｍ ｒｏａｄ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｅ ｆ ｉｒｓｔ ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔ ｈｅ ｍａｔ ｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｈｅｎ，ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅ ａ ｖａｒｉａｂｌｅ ｔ ｒａｎｓｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｔｏ ｃｏｎｖｅｒｔ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｉｍ ｅ—ｄｅｌａｙ ｉｎｐｕｔ ｔｏ ａ ｓｙｓｔｅｍ ｗ ｉｔ ｈ ｏｕｔ ｔｉｍ ｅ—ｄｅｌａｙ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒ ｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｉｍｅ·ｄｅｌａｙ，ｗｅ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆ ｏ ｒ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｉｎｐｕｔ ｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙ，ａｎｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎ ｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ＣＯＳＴＳ ｗｅ ｂｕｉｌｄ ａｎ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｔａｔｅ ｏｂｓｅｒｖｅｒ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｃｏｎｆ ｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｅ ｄｅｖｅｌｏｐ ａ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｗｉｔ ｈ ｍｅｍｏｒｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｃｈａ ｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｅｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ａｐｐｒｏａｃｈ．
关键词：主动悬挂系统；时滞 ；观测器；减振控制；变量代换
中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ
Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ａｃｔｉｖｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｓ ｗｉｔｈ ｔｉｍ ｅ－ｄｅｌａｙ ｉｎｐｕｔ
ＳＵ Ｈ ａｏＴ．ＴＡＮ Ｇ Ｇｏｎｇ．ｙｏｕ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２６６１００，Ｃｈｉｎａ）
第 ３３卷第 ４期 ２０１６年 ４月
Ｄ０ Ｉ：１Βιβλιοθήκη Baidu．７６４１／ＣＴＡ ．２０１６．５００６８
控 制 理 论 与 应 用
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｈｅｏｒｙ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
、厂ｏＩ．３３ Ｎｏ．４ Ａ ｐｒ．２０１６
具有输入 时滞 的主动悬挂 系统 的减振 控制
宿 浩十，唐功友
（中国海洋大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 ２６６１００）