輪耦合道路模擬臺波形再現(xiàn)控制算法的研究.pdf

1、液壓道路模擬臺是室內(nèi)道路模擬試驗中的一種關(guān)鍵設(shè)備,它為被試車輛提供與汽車在實際道路行駛時等效的振動環(huán)境,檢測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系統(tǒng)研究所承接的“6通道輪耦合道路模擬臺”為項目背景。輪耦合道路模擬臺是由多個單通道液壓伺服機構(gòu)驅(qū)動,每個單通道伺服機構(gòu)經(jīng)過托盤和輪胎對車輛的單輪進行激勵,由于汽車各車輪之間通過傳動系統(tǒng)相連,所以當(dāng)輪耦合道路模擬臺對整車進行道路模擬試驗時,各個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)試驗的精度。本課題是基于充分考慮系統(tǒng)耦合特性,對輪耦合道路模擬臺的時域波形再現(xiàn)的控制策略進行研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先對道路模擬臺單通道液壓伺服機構(gòu)建立數(shù)學(xué)模型,在Simulink中搭建模型進行仿真,研究汽車垂直振動的動態(tài)特性對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)計與仿真,得到道路模擬系統(tǒng)軸頭加速度相對參考輸入的幅頻特性曲線,為研究時域波形再現(xiàn)解耦

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

4、果。
　　當(dāng)考慮系統(tǒng)的耦合作用時,得到頻率響應(yīng)函數(shù)矩陣在某些頻率點或頻段將發(fā)生奇異,給求逆運算帶來困難。為了解決求逆困難的問題,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算偽逆,完成解耦過程,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)矩陣接近奇異時會使反解問題發(fā)生病態(tài),故提出采用奇異值截斷法保證數(shù)值算法的穩(wěn)定性;當(dāng)系統(tǒng)頻率特性存在波動時,尤其是存在反諧振峰時,辨識結(jié)果將比真