江苏大学陈士安获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏大学申请的专利基于三质量二级主动悬架的二次扩展滑模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:CN119939760B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-12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:202411900873.8,技术领域涉及:G06F30/15;该发明授权基于三质量二级主动悬架的二次扩展滑模控制器设计方法是由陈士安;魏善门设计研发完成,并于2024-12-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于三质量二级主动悬架的二次扩展滑模控制器设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开汽车悬架领域中的一种基于三质量二级主动悬架的二次扩展滑模控制器设计方法,将主动减振结构的电机、液压泵马达与减振器液压缸制成一体作为悬架第三质量设计二次扩展滑模控制器,建立悬架的运动微分方程,将非簧载质量加速度,第三质量加速度以及簧载质量加速度分别作为状态量扩展到状态向量中,对状态矩阵和控制矩阵进行扩展,改写综合性能评价指标,代入黎卡提方程中求解出唯一解和反馈向量,最后求解出扩展最优滑模控制向量和主动控制力;本发明仅依赖于一种加速度传感器,通过易于测量的加速度信号重构出包含了非线性力的车辆状态向量,为控制器提供更精确的悬架结构信息,有效吸收由地面传递至车身的高频振动,提高控制精度。
本发明授权基于三质量二级主动悬架的二次扩展滑模控制器设计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于三质量二级主动悬架的二次扩展滑模控制器设计方法,其特征是包括以下步骤: 1将液压泵马达与电机分别固定在三质量二级主动悬架的两个液压缸靠近缸底处位于同侧的外缸壁上,并建立三质量二级主动悬架的动力学模型,包括车身质量构成的簧载质量m2、第一蓄能器产生的第一弹性力Fa、主动减振结构产生的主动控制力Fe、主动减振结构产生的等效惯性力Fm、由第一液压缸、第二液压缸、电机以及液压泵马达构成的第三质量mc、第二蓄能器产生的第二弹性力Fi、隔振结构产生的阻尼力Fcp、非簧载质量m1和轮胎刚度k1; 2建立悬架的运动微分方程,选取状态向量X=x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7Τ,将所述的微分方程改写成由状态矩阵A、状态向量X、控制矩阵B、控制向量U、干扰矩阵G、干扰向量W组成的包含悬架隔振结构非线性弹性力△Fi、悬架主动减振结构非线性弹性力△Fa、非线性主动控制力△Fe、非线性惯性力△Fm的三质量二级主动悬架的状态方程其中,x1=z1-q,x2=zc-z1,x3=z2-zc,z1为非簧载质量m1的位移,q为路面不平度输入,zc为第三质量mc的位移,z2为簧载质量m2的位移,为z1的一阶微分,为zc的一阶微分,为z2的一阶微分,me为等效惯性质量,T为矩阵转置; 3将非簧载质量加速度第三质量加速度以及簧载质量加速度分别与前一时刻反馈的对应的加速度观测值相减得到对应的误差向量将误差向量ey作为滑模切换函数的输入,得到开关项ρ为滑模切换项增益,取小于200的正数;δ为低通滤波参数,取小于1的正数; 4将非簧载质量加速度第三质量加速度以及簧载质量加速度分别作为状态量扩展到所述的状态向量X中得到扩展后的状态向量并对状态矩阵A和控制矩阵B进行扩展得到扩展后的状态矩阵A和控制矩阵B 5根据所述的状态向量X和控制向量U将综合性能评价指标中的z-q、δz-z改写成二次型形式来得到指标函数的二次型标准形式Q是状态向量加权矩阵,R是控制向量加权矩阵;N是Q与R的交叉向量加权矩阵,是总的运行时间,δ、δ、δ分别为z1-q、z2-z1的加权系数; 6将所述的二次型标准形式中的矩阵Q、N、R代入黎卡提方程中求解出唯一解Pa,基于所述的唯一解Pa求解出反馈向量K; 7根据控制向量求解出扩展最优滑模控制向量Ua=-[KBa1]-1[KAa1Xa1+λaKXa1+KGa1W],是的前7行,λa为滑模趋近系数; 8将扩展最优滑模控制向量Ua代入式求出控制三质量二级主动悬架所需的控制向量U,即主动控制力Fe。
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