15、基于MATLAB的车辆主动悬架系统广义PI控制

基于MATLAB的车辆主动悬架系统广义PI控制

1. 引言

车辆悬架系统主动振动控制的主要目标是通过将车身的垂直加速度降为零，为乘客提供安全和舒适的驾乘体验。在悬架系统中加入执行器，以主动或半主动的方式施加控制力，从而降低车身的垂直加速度。

多年来，车辆主动悬架控制系统一直是一个具有挑战性的研究领域。一些研究提出了诸如LQR与非线性反步控制技术相结合的控制策略，这些策略需要状态向量的信息（轮胎和车身的垂直位置和速度）。还有研究提出了降阶控制器，通过使用加速度计测量轮胎和车身的垂直运动，在不牺牲安全性和舒适性的前提下降低实施成本。另外，也有考虑悬架系统非线性动力学的变增益控制器，它需要测量车身和轮胎的垂直位置，并估计其他状态和行驶路面的轮廓。

本文提出了一种基于广义比例积分（GPI）控制设计方法、滑模和微分平坦性的主动车辆悬架系统控制设计方法，该方法仅需要测量车身和轮胎的垂直位移。行驶路面的轮廓被视为不可测量的未知干扰。其主要思想是使用积分重构不可测量的状态变量，而不是使用状态观测器。这种方法对参数不确定性和外部扰动具有很强的鲁棒性。通过MATLAB进行的仿真结果展示了所提出的车辆悬架系统主动控制方案的动态性能和鲁棒性。

GPI控制由Fliess等人引入，用于时不变线性系统的调节和轨迹跟踪任务，其主要目标是避免显式使用状态观测器。状态变量的积分重构通过对系统模型进行基本的代数运算，并结合系统模型的可观测性属性来实现。积分重构器的目的是根据输入、输出和有限数量的测量变量的迭代积分之和，得到未测量状态的表达式。本质上，这些重构器允许存在恒定误差和此类恒定误差的迭代积分。因此，当前状态与积分重构状态在有限阶的时间多项式函数上有所不同，其未知系数与被忽略的未知初始条件有