恭喜燕山大学刘爽获国家专利权
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龙图腾网恭喜燕山大学申请的专利一种基于轮胎力估计的车辆主动悬架控制器设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115891545B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211240670.1,技术领域涉及:B60G17/015;该发明授权一种基于轮胎力估计的车辆主动悬架控制器设计方法是由刘爽;李明璇;王文波;唐经天;潘佳辉设计研发完成,并于2022-10-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于轮胎力估计的车辆主动悬架控制器设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于轮胎力估计的车辆主动悬架控制器设计方法,属于汽车控制领域,包括如下步骤:步骤一:建立二自由度非线性主动悬架模型,定义状态变量,并结合微分同胚的概念构建系统的状态空间表达式;步骤二:根据步骤一建立的悬架模型推导设计出悬架控制器。本发明能够有效解决车身垂直加速度与悬架动行程之间的冲突,提高车辆的乘坐舒适性及操作稳定性,同时能够估计轮胎的受力,有效解决了因轮胎受力呈复杂非线性且难以测算对车辆性能造成的不利影响,进而提高了车辆的行驶平顺性。
本发明授权一种基于轮胎力估计的车辆主动悬架控制器设计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于轮胎力估计的车辆主动悬架控制器设计方法,其特征在于,步骤如下:步骤一:建立二自由度非线性主动悬架模型,定义状态变量,并结合微分同胚的概念构建系统的状态空间表达式;定义状态变量具体为将悬架动行程定义为系统状态变量,具体为:建立二自由度非线性主动悬架模型,根据牛顿第二定律可建立悬架系统的微分方程,即 其中,ms、mu分别为车身质量和车轮质量,xs为车身质心处垂直位移,xu为车轮垂直位移,xr为车轮随机路面激励,ks和cs分别为悬架的弹簧刚度和阻尼,f为轮胎的非线性受力,u为悬架控制器控制力;选取悬架系统模型中的状态变量为: 系统输出为:y=xs3由状态变量可得到系统的状态空间表达式: 构建其微分同胚形式如下: 对上式求导并将4式代入得: 式6即为二自由度非线性主动悬挂模型;步骤二:根据步骤一建立的悬架模型推导设计出悬架控制器,设计悬架控制器时,使用障碍李雅普诺夫函数直接对悬架动行程进行限制,利用径向基神经网络函数对轮胎受力进行近似替换,具体为:轮胎的非线性受力是关于z3的函数,使用拉格朗日变换得到如下关系: 其中,介于[0,x3]区间内;引入了一种一阶滤波器其形式如下: 其中,ηi为正常数,αif为一阶滤波器的输出,αi为虚拟控制律,令yi=αif-αi,其为滤波器输出与虚拟控制律的误差值;利用径向基神经网络函数对轮胎受力进行近似替换,具体形式如下: 其中,为神经网络基函数,εiXi为神经网络估计误差且满足为未知的正常数,针对主动悬架系统,引入以下坐标变换ξ1=z1-zd,ξ2=z2-α1f,ξ3=z3-α2f,ξ4=z4-α3f;其中,zd为系统期望输出;针对第一阶子系统,构建如下形式的Lyapunov函数: 对上述Lyapunov函数求导,得 由Young’s不等式,有以下不等式成立: 其中,设计虚拟控制器 其中,ρi为正常数;将12、13带入11得 构建第二阶子系统的Lyapunov函数如下: 其中,为θi的估计量,θi为神经网络未知参量;对上述Lyapunov函数求导,得 将9式代入16式中,得 由Young’s不等式,有以下不等式成立: 其中,λ1,γ1,μ1为正常数,为g的上界,并定义[g]=-|g|,且满足[g]≤[g];设计控制器与自适应控制律如下 其中,βi为正常数;将18、19和20带入17得 其中,构建第三阶子系统的Lyapunov函数如下: 其中,k为正常数;对上述Lyapunov函数求导,得 其中,由Young’s不等式,有以下不等式成立: 设计虚拟控制律如下: 将24、25代入23,得 其中,构建第四阶子系统的Lyapunov函数如下: 对上述Lyapunov函数求导,得 采用径向基神经网络函数来逼近未知非线性函数,得 其中,由Young’s不等式,有以下不等式成立: 悬架控制器和悬架自适应控制率如下: 其中,是θi的参数估计值,βi是自适应律设计参数,为正常数;将30、31及32代入29,得 其中,
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