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申请/专利权人：聊城大学

摘要：本发明公开了执行器故障与随机时滞下奇异脉冲车辆悬架可靠控制方法，包括如下步骤：第一步：建立包含车辆悬架簧载质量和簧下质量加速度的具有脉冲扰动的奇异混杂主动车辆悬架系统；第二步：建立基于执行器故障与伯努利随机时滞的模态相依可靠控制器，实现具有执行器故障、传输时滞以及脉冲扰动的奇异混杂主动车辆悬架系统鲁棒镇定。本发明的有益效果在于：本发明建立的具有脉冲扰动的奇异混杂主动车辆悬架系统，考虑了簧载质量和簧下质量的加速度，充分利用了系统可测量的实时信号；通过并行分布式补偿方法，设计基于执行器故障与伯努利随机时滞的模态相依反馈可靠控制器，保证车辆悬架系统受到执行器故障、传输时滞以及脉冲扰动时满足H∞性能。

主权项：1.执行器故障与随机时滞下奇异脉冲车辆悬架可靠控制方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：建立包含车辆悬架簧载质量和簧下质量加速度的具有脉冲扰动的奇异混杂主动车辆悬架系统；第二步：建立基于执行器故障与伯努利随机时滞的模态相依可靠控制器，实现具有脉冲扰动的奇异混杂主动车辆悬架系统鲁棒镇定；具体包括如下步骤：a主动车辆悬架系统建模为： 其中ut为控制器的力；ms,mu表示簧上质量和簧下质量；xs,xu,xr为簧上质量和簧下质量和轮胎的位移；ks，kt为悬架系统的刚度和轮胎的可压缩性；cs，ct表示悬架系统和轮胎的阻尼；t表示时间；分别表示簧上质量位移、簧下质量位移关于时间t的一阶导数，物理意义为速度；分别表示簧上质量位移、簧下质量位移关于时间t的二阶导数，物理意义为加速度；定义以下状态变量： b将四分之一车辆悬架系统建模为奇异系统： 其中，B＝[00-1001]T,C＝[0000-10]T,xt＝[x1tx2tx3tx4tx5tx6t]|T；实际环境中的路面往往是不平坦的，在设备运行过程中，路面上的颠簸会产生脉冲行为，因此，在奇异车辆悬架系统中引入下式，表示脉冲行为发生在脉冲时刻： 其中，Δxt＝xt+-xt-,xt＝xt+，xt-代表t的左极限，脉冲算子{tk}是满足的脉冲时间序列并且Fσ1,σ2表示满足条件σ2≥tk+1-tk≥σ1的时间序列{tk}；c为了设计基于执行器故障与伯努利随机时滞的模态相依反馈可靠控制器，以保证奇异车辆悬架系统实现H∞随机可容许性，需要考虑以下三个因素：1由于簧载质量的加速度直接影响乘客的舒适性，因此将垂直加速度作为衡量的主要标准；2在控制过程中，悬架的挠度是不能忽略的，其表达式为：|xst-xut|≤xmax；其中，xmax表示悬架的最大挠度；3为了保证车辆行驶过程中的安全性和乘坐舒适性，车轮与地面的接触应牢固不间断并满足以下不等式：ktxut-xrt＜ms+mug；根据以上三个因素得到以下输出变量： d奇异车辆悬架系统模型表示为： 其中， 并且是相容向量值的初始连续函数；e考虑到现实系统的结构或和参数可能会因为组件失效、断开、连接现象而突然改变；因此，连续时间马尔可夫过程非常适合于模拟控制器增益之间的切换现象；理想的模态相关状态反馈控制器如下所示：ut＝Kθtxt其中，Kθt表示控制器增益，{θt}表示右连续的马尔可夫过程，在集合N＝{1,2,…,N}中取值，表示转移率矩阵，定义如下： 其中,但在实际环境中，由于外界因素的干扰，执行机构可能会出现故障；当执行器发生故障时，实际控制输入与理想控制输入ut之间会出现差异；因此，考虑执行器故障，实际控制输入建模为：uft＝Faut其中uft表示实际的控制输入，Fa表示已知的故障系数；如果Fa＝0，uft意味着执行器是完全故障状态；如果0＜Fa＜1，uft意味着执行器是部分故障状态；如果Fa＝1，uft意味着执行器中不存在故障；同时，实际系统中往往存在时滞，时滞会导致动态系统的性能恶化甚至不稳定，引入以下互相独立的伯努利随机过程来表示系统的状态时滞： 其中τt表示满足的时变时滞；ρt和表示两个满足以下条件的相互独立的随机变量： 其中，P表示概率；那么能得到下面的等式： 如果ρt＝1,表示信息的传输完全反映为时滞；如果ρt＝0,表示信息是正常传输的不受时滞的影响；如果ρt＝0,表示全部的信息传输丢失；综上所述，基于执行器故障与伯努利随机时滞的模态相依反馈可靠控制器表示如下： 为了便于表示，当时，在后续中将被表示为上述控制器表示如下： f时滞闭环奇异混杂车辆悬架系统归纳如下： 其中,h定义:A当ωt＝0时，如果矩阵束正则性和无脉冲性，那么时变时滞奇异混杂车辆悬架系统满足正则性和无脉冲性；B当ωt＝0时，如果对于任意的θ0∈N，存在Mx0,θ0＞0满足 那么时变时滞奇异混杂车辆悬架系统满足随机稳定性；C当ωt＝0时，如果时变时滞奇异混杂车辆悬架系统满足正则性、无脉冲性以及随机稳定性，那么时变时滞奇异混杂车辆悬架系统满足随机可容许性；D如果对于γ＞0，满足 那么时变时滞奇异混杂车辆悬架系统满足H∞性能指标γ，E表示期望算子。

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