輪耦合道路模擬臺(tái)波形再現(xiàn)控制算法的研究.pdf

1、液壓道路模擬臺(tái)是室內(nèi)道路模擬試驗(yàn)中的一種關(guān)鍵設(shè)備,它為被試車輛提供與汽車在實(shí)際道路行駛時(shí)等效的振動(dòng)環(huán)境,檢測(cè)整車及各零部的耐久性。本課題以哈爾濱工業(yè)大學(xué)電液伺服仿真及試驗(yàn)系統(tǒng)研究所承接的“6通道輪耦合道路模擬臺(tái)”為項(xiàng)目背景。輪耦合道路模擬臺(tái)是由多個(gè)單通道液壓伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),每個(gè)單通道伺服機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)托盤和輪胎對(duì)車輛的單輪進(jìn)行激勵(lì),由于汽車各車輪之間通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)相連,所以當(dāng)輪耦合道路模擬臺(tái)對(duì)整車進(jìn)行道路模擬試驗(yàn)時(shí),各個(gè)通道之間的耦合作用明顯,從

2、而影響道路模擬波形再現(xiàn)試驗(yàn)的精度。本課題是基于充分考慮系統(tǒng)耦合特性,對(duì)輪耦合道路模擬臺(tái)的時(shí)域波形再現(xiàn)的控制策略進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先對(duì)道路模擬臺(tái)單通道液壓伺服機(jī)構(gòu)建立數(shù)學(xué)模型,在Simulink中搭建模型進(jìn)行仿真,研究汽車垂直振動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)輪耦合道路模擬系統(tǒng)頻率特性的影響;在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,完成單通道伺服系統(tǒng)位置閉環(huán)比例控制的設(shè)計(jì)與仿真,得到道路模擬系統(tǒng)軸頭加速度相對(duì)參考輸入的幅頻特性曲線,為研究時(shí)域波形再現(xiàn)解耦

3、控制算法提供理論模型。
　　道路模擬臺(tái)只采用伺服控制方法不能滿足時(shí)域波形再現(xiàn)控制精度要求,還要采用辨識(shí)迭代控制方法。系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)的辨識(shí)方法大多采用H1估計(jì)法,而H1法的假設(shè)條件是輸入不存在噪聲,其辨識(shí)結(jié)果是真實(shí)頻響函數(shù)的欠估計(jì)。在考慮輸入、輸出信號(hào)都存在噪聲基礎(chǔ)上,提出改進(jìn)的H1估計(jì)法,辨識(shí)輸入信號(hào)選擇為平直譜時(shí)給出頻響函數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。系統(tǒng)頻響函數(shù)辨識(shí)的仿真分析驗(yàn)證了改進(jìn)的H1估計(jì)比傳統(tǒng)的H1法得到的更準(zhǔn)確的頻響函數(shù)辨識(shí)結(jié)

4、果。
　　當(dāng)考慮系統(tǒng)的耦合作用時(shí),得到頻率響應(yīng)函數(shù)矩陣在某些頻率點(diǎn)或頻段將發(fā)生奇異,給求逆運(yùn)算帶來(lái)困難。為了解決求逆困難的問(wèn)題,提出基于廣義逆理論的解耦控制算法,即采用奇異值分解的方法計(jì)算偽逆,完成解耦過(guò)程,給出道路模擬波形再現(xiàn)解耦控制算法的流程圖。由于奇異值分解的數(shù)值算法精度高,當(dāng)頻響函數(shù)矩陣接近奇異時(shí)會(huì)使反解問(wèn)題發(fā)生病態(tài),故提出采用奇異值截?cái)喾ūＷC數(shù)值算法的穩(wěn)定性;當(dāng)系統(tǒng)頻率特性存在波動(dòng)時(shí),尤其是存在反諧振峰時(shí),辨識(shí)結(jié)果將比真