基于模型预测反馈技术的救援车辆液压悬挂系统控制方法

摘要

针对现有救援车辆的液压悬挂系统存在作动器非线性、参数不确定性以及对动力学模型依赖性较强等问题，提出了一种液压主动悬挂系统控制方法——基于扩张状态观测器的模型预测控制方法（ESO-MPC）。首先，通过车载惯性导航系统实时获取车辆位姿信息，并基于位姿偏差方法计算出各个液压作动器的输出位移量。其次，完成救援车辆液压悬挂系统动力学建模，通过扩张状态观测器估计系统中的非线性扰动和未知输出信号。最后，基于扩张状态观测器的模型预测控制方法，使每个液压作动器的输出在限制范围内对期望位移信号进行有效追踪。为验证该控制方法的有效性，搭建了液压悬架整车试验平台，并与被动悬架和传统PID控制方法进行了多种路面对比试验。结果表明，相比于被动悬挂和传统的PID控制方法，本文提出的基于扩张状态观测器的模型预测控制方法可以降低垂向高度均方根值35%，俯仰角度均方根值17%，侧倾角度均方根值23%，显著提升了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

关键词

自动控制技术 / 液压悬挂系统 / 扩张状态观测器 / 模型预测控制 / 反馈控制

基金资助

国家自然科学基金项目（52101375）; 河北省自然科学基金项目（E2021203142）; 河北省创新群体项目（E2020203174）