1.车辆悬架的滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、针对半车4自由度车辆模型进行动力学分析，并确定状态方程：T

状态向量X＝(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8) ，其中x1＝z11‑q1,x2＝z21‑q2,x3＝z12‑z11,x4＝z22‑z21, 为X的一阶导数；

* T

输入向量U＝[F1,F2,q1,q2]；

输出向量为：

T

Y＝(y1,y2,y3,y4,y5,y6)式中： y2＝z11‑q1,y3＝z21‑z11,y4＝z12‑z11,y5＝z22‑z21,输出方程为：

*

Y＝CX+DU

式中：z21、z22分别为前、后悬架与车身连接点的垂直位移；l1、l2分别为车身质心O至前、后车轴的距离；θ为俯仰角；z3为车身质心的垂向位移；m1、m2、m3分别为前、后非簧载质量与簧载质量；I为车身绕质心的俯仰转动惯量；z11、z12分别为前、后非簧载质量垂向位移；c1、c2别为前、后悬架的等效阻尼系数；k11、k21、k12、k22分别为前、后轮胎与前、后悬架的等效刚度系数；F1、F2分别为前、后悬架半主动期望控制力；F3、F4分别为通过控制器求得的前、后悬架半主动控制力；q1、q2分别为前、后车轴的路面随机激励；v为车速；f0为下截止频率；n0为参考空间频率；Gn(n0)为路面不平度系数；w为路面白噪声信号；

步骤2、基于磁流变悬架平顺性能指标的最优滑模控制：选择的悬架综合性能指标J：

式中：T为车辆运行的总时间；t表示时间变化；δ1，δ2，δ3，δ4，δ5和δθ为

2 2

(z11‑q1) ，(z21‑q2) ， 和 的加权系数；

构建最优滑模流形函数并选择用线性滑模趋近率并求出理想控制向量为：‑1

U＝‑(KB1) (KA+λK)X＝U1+U2‑1 ‑1

式中U1＝‑(KB1) KAX,U2＝‑(KB1) λKX；

根据理想控制向量实现车辆悬架的控制，采用分层控制的方式进行控制，分层控制的过程包括以下步骤：步骤3、建立动力学分层模型：

通过悬架动力学方程的转化，将半车悬架四自由度系统转化为两个二自由度系统；

当前、后悬架系统簧载质量分解后，其非簧载质量也相应产生位移Δxuf、Δxur，若以分别表示前、后悬架系统分解后其非簧载质量的位移状态，以xuf、xur分别表示分解前的非簧载质量的位移状态，则有 对分解后的悬架系统的簧载质量、非簧载质量分别列其动平衡方程：式中，kmi和cni分别表示悬架的刚度系数和阻尼系数；Fmi表示半主动作动器的输出力；

kui表示轮胎刚度；mui表示非簧载质量；xsi表示路面激励，下标i＝f或r，表示前侧或后侧；

式上两式相加后得：

将Δxuf和Δxur表达式代入上式中即可分别求得悬架系统非簧载质量的位移变化量：步骤4、基于步骤3的动力学分层模型对车辆悬进行分层控制：(1)将最优滑模控制得到的悬架质心加速度 和质心俯仰角加速度 分别乘以设定系数，作为底层控制的目标；

(2)根据 和 的预估值和 和 的预估值，得到分解后的前后悬架簧载质量加速度的预估值；

(3)把 和 作为已知值，建立二自由度悬架空间状态方程表达式；

根据二自由度悬架空间状态方程得到二自由度悬架所需的控制力Fmi，然后确定 和的实际值；

(4)根据步骤3的过程得到 和 的实际值，以及 和 的实际值；

(5)基于PSO‑模糊PI的半主动悬架底层控制。

2.根据权利要求1所述的车辆悬架的滑模控制方法，其特征在于，步骤1所述针对半车4自由度车辆模型进行动力学分析并确定状态方程的过程如下：对车辆模型进行动力学分析：

取状态向量为：

T

X＝(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8)                 (6)式中：

x1＝z11‑q1,x2＝z21‑q2,x3＝z12‑z11,x4＝z22‑z21,状态方程为：

式中：

3.根据权利要求1所述的车辆悬架的滑模控制方法，其特征在于，所述构建最优滑模流形函数并选择用线性滑模趋近率并求出理想控制向量的过程如下：构建最优滑模流形函数为 式中：S表示最优滑模流形函数；P为对称正定阵；

选择用线性滑模趋近率： 式中λ为趋近率系数；

可得：

T

将 用AX+B1U替代，其中U＝[F1,F2] ；

由上式求出理想控制向量为：

‑1

U＝‑(KB1) (KA+λK)X＝U1+U2‑1 ‑1

式中U1＝‑(KB1) KAX,U2＝‑(KB1) λKX。

4.根据权利要求3所述的车辆悬架的滑模控制方法，其特征在于，所述P为对称正定阵通过黎卡提方程获得，对应的黎卡提方程如下：式中：

式中：AT1、AT2、AT3、AT4为AT的分块矩阵；QT1、QT2、QT3、QT4为QT的分块矩阵；AT1和QT1为6×6阶矩阵；AT2和QT2为6×2阶矩阵；AT3和QT3为2×6阶矩阵；AT4和QT4为2×2阶矩阵。

5.根据权利要求1所述的车辆悬架的滑模控制方法，其特征在于，步骤(5)所述基于PSO‑模糊PI的半主动悬架底层控制的过程如下：设下标i＝f或r分别表示前、后悬架；

首先用试凑法对比例系数KP_i和积分系数KI_i进行粗调，粗调步骤如下：(a)粗调比例参数：首先将KP_i值放在较小的位置，在输出不振荡时，增大比例系数KP_i；

(b)粗调积分参数：在整定比例参数后，将比例值缩小(10～20％)，然后将积分时间由大到小逐步加入，直到获得4:1衰减过程；

粗调后，在模糊PI控制器中加入PSO算法；前后悬架的偏差为 (i＝f或r)，将其输入到PSO‑模糊PI控制器中，控制器输出控制律ufuzzy‑pi‑pso_i(t)，其控制规律为

6.根据权利要求1所述的车辆悬架的滑模控制方法，其特征在于，步骤3中所述通过悬架动力学方程的转化，将半车悬架四自由度系统转化为两个二自由度系统的过程如下：根据质心运动定理和相对质心的动量矩定理，以及前、后悬架位移xcf、xcr与悬架质心处位移xc的关系确定：2

式中，mc为簧载质量，单位为kg；Ic为簧载质量的转动惯量，单位为kg·m ； 为悬架质2

心处的位移加速度，单位为m/s； 为悬架质心处的俯仰角加速度；

将上两式相加得：

将 乘以lr/l减去式 乘以lf/l得：式中：mcf＝mclr/l，mcr＝mclf/l，式中l为前后轮的中心距；

根据式 和式 得到 和

对于前悬架系统而言，如果不存在后悬架系统的约束，则集中质量mcf从点F移动到点F1，令Δxf为点F到点F1的位移，有Δxf＝xcf‑xf，同时在点F1处有动力平衡方程：同理，对于后悬架系统，令Δxr为点R到点R1的位移，有Δxr＝xr‑xcr，同时在R1处有动平衡方程：将上述关系分别代入式

中，得：

由上两式可得到 和

通过上述悬架动力学方程的转化，该半车悬架四自由度系统转化为两个二自由度系统。

7.根据权利要求6所述的车辆悬架的滑模控制方法，其特征在于，根据质心运动定理和相对质心的动量矩定理，以及前、后悬架位移xcf、xcr与悬架质心处位移xc的关系确定和 的过程如下：根据质心运动定理和相对质心的动量矩定理有：2

式中，mc为簧载质量，单位为kg；Ic为簧载质量的转动惯量，单位为kg·m ； 为悬架质2

心处的位移加速度，单位为m/s； 为悬架质心处的俯仰角加速度；

由上两式可得：

将前、后悬架位移xcf、xcr与悬架质心处位移xc的关系xc＝xcf+lfθc＝xcr‑lrθc，分别代入上两式中得：

8.根据权利要求1所述的车辆悬架的滑模控制方法，其特征在于，步骤(2)得到分解后的前后悬架簧载质量加速度的预估值如下：

9.根据权利要求8所述的车辆悬架的滑模控制方法，其特征在于，步骤(3)把 和作为已知值，建立二自由度悬架空间状态方程表达式的过程如下：设二自由度悬架空间的系统状态变量为Xi，则：式中，下标i取f或r；它们分别表示前、后悬架系统，输出状态变量为Yi状态空间表达式为：

Yi＝CiXi

式中