半主动、主动悬架滑模控制综述 .pdfVIP

基于滑模控制的汽车主动、半主动悬架

控制方法的研究现状

(关键词：slidingmodecontrol,active\semi-activesuspension)

1、滑模控制(SlidingModeControl)简介

滑模控制是变结构控制系统的一种控制策略。滑模控制以实现简单，且对外

界干扰和系统匹配不确定性有着完全的鲁棒性和自适应性。滑模控制变结构策略

与常规的控制根本区别在于控制的不连续性，即一种是系统“结构”随时间变化

的开关特性下沿规定的状态轨迹作小幅度、高频率的上下运动，即所谓的“滑模

动态”或“滑模”运动。这种滑模动态是可设计的，且与系统的参数及扰动无关。

这样，处于滑模运动的系统就有很好的鲁棒性。

2、滑模控制的优缺点

滑模控制主要具有以下主要优点[1-2]：

（1）一旦系统相应点达到切换面后，系统运行方式指决定于切换面的方程，

与系统原来的参数无关。及时系统的参数有较大的变化，只要切换面是可达的，

则都可以实现滑模变结构控制。

（2）可以实现对任一连续变化的输入信号的跟踪。

（3）对外界干扰有较强的鲁棒性。

（4）滑模变结构控制响应快。

（5）滑模变结构控制算法简单，易于工程实现。

虽然滑模结构有诸多优点，但也存在一些不足之处，主要如下[1-2][3]：

（1）为实现滑模控制要取得系统的全部状态变量，这在许多情况下是很困难

的，尤其对于高阶系统，要取得高阶微分实际上是做不到的。

（2）在实际滑模变结构的控制系统中，由于开关器件的时滞及惯性等因素的

影响，系统的状态到达滑模面后，不是保持在滑模面上作滑动运动，而是在滑模

面附近作来回穿越运动，甚至产生极限环振荡，这种现象就是滑模变结构控制系

统所固有的“抖振”现象。

（3）滑模控制还存在需知不确定参数上下界等问题。

3、基于滑模控制的其它控制策略

由于常规的滑模控制具有上述缺点，为克服上述缺点，出现了其它控制模式

与滑模控制的有效结合，极大提高了控制效能，例如模糊滑模控制（Fuzzy

SlidingModecontrol）,自适应模糊滑模控制（AdaptiveFuzzySlidingMode

control）,基于模糊神经网络的滑模控制（SMCbasedonfuzzyneutralnetworks）

等控制策略[4]。

模糊滑模控制在处理复杂、模糊、非线性及时变系统显示出其优越性。关于

模糊滑模控制及其衍生控制的介绍可参见文献[5].

4、基于滑模控制的汽车主动、半主动悬架控制方法的研究现状

文献[6]利用近似理想的开关阻尼（on-offdamping）天棚(skyhook)系统作

为参考模型设计了一种参考模型滑模控制(ModelReferenceSlidingMode

Control)并用于1/4车辆模型的半主动悬架控制。该控制器让plant(这词我不

会翻译，暂时也没有查到)sprungmass跟踪参考模型簧载质量的运动，迫使跟

踪误差在渐进稳定滑动模态中的plant和参考模型状态之间进行动态变化。此外，

控制器不需要路面输入信号的测量，只需要两个加速度传感器。文中采用指数逼

近法则来提高滑模动态品质，同时用饱和函数代替符号函数来降低“抖振”现象。

文献研究表明，该控制器相对于传统天棚控制和被动悬架，能有效提高汽车乘坐

舒适性。

文献[7]通过T-S模糊方法(T-Sfuzzyapproach)研究了针对非线性主动悬

架系统的自适应滑模控制(AdaptiveSlidingModeControl)的设计问题。作者

利用T-S模糊模型(T-Sfuzzymodel)解决了由于簧载和非簧载质量变化所引起

的不确定性并设计了用于处理非线性作动器动态特性的滑模控制器。通过对1/2

车辆模型的研究仿真表明，该控制器能有效改善悬架的动态性能。

文献[8]介绍了一种用于四自由度的1/2车辆模型的主动悬架控制的鲁棒模

糊滑模控制器(RobustFuzzySliding-modeController)。作者首先提出一种无

“抖振”滑模控制器，然后与模糊逻辑单元(FuzzyLogicUnit)进行集成优化。

文献研究了该控制器在控制车身位移、俯仰运动、垂向运动以及作动器能量消耗

等方面的性能。

文献[9]提出并设计了一种不同于模糊滑模控制(FSMC