Modelling and control of an electro-hydraulic active suspension system

Active suspension systems ease the conflict between comfort and handling. This requires the use of suitable actuators that in turn need to be efficiently controlled. This paper proposes a model-based control approach for a nonlinear suspension actuator. Firstly the concept is derived in the linear framework in order to simplify the synthesis and analysis phase. There a linear model of the actuator is proposed and discussed. Further, this design phase includes a comparison between model-free PID controllers and a newly proposed two-degree-of-freedom controller which allows one to shape reference and disturbance responses separately. Subsequently, the two-degree-of-freedom controller, which proves to be superior, is adapted to the nonlinear framework by considering a linear parameter varying representation of the nonlinear plant. Finally, the nonlinear controller is implemented in a test car confirming the concept applicability to real hardware.

Aktywne systemy zawieszenia łagodzą konflikt między komfortem a właściwościami jezdnymi samochodu. Wymagają one użycia odpowiednich siłowników, a te z kolei powinny być efektywnie sterowane. W artykule zaproponowano opartą na modelowaniu koncepcję sterowania nieliniowego siłownika w zawieszeniu samochodu. Koncepcja tego rozwiązania jest początkowo przedstawiona w ramach opisu liniowego, co ma uprościć fazę syntezy i analizy. Na tym etapie jest proponowany i dyskutowany model liniowy. Ta faza projektowania obejmuje ponadto porównanie między niezwiązanymi z modelem sterownikami PID i proponowanym, nowym sterownikiem o dwu stopniach swobody, który pozwala niezależnie kształtować odpowiedź referencyjną i odpowiedź na zakłócenia. W dalszym etapie, dla sterownika o dwu stopniach swobody, który okazał sie lepszy od pozostałych, wprowadza się opis nieliniowy, traktując parametr liniowy jak zmienną reprezentację nieliniowego obiektu regulacji. Ostatecznie, nieliniowy sterownik zawieszenia jest instalowany w samochodzie testowym, a badania potwierdzają celowość zastosowania tej koncepcji w rzeczywistym sprzęcie.