輪耦合道路模擬臺波形再現控制算法的研究.pdf

1、液壓道路模擬臺是室內道路模擬試驗中的一種關鍵設備,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驅動,每個單通道伺服機構經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的控制策略進行研究。主要研究內容如下:
　　首先對道路模擬臺單通道液壓伺服機構建立數學模型,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;在數學模型基礎上,完成單通道伺服系統(tǒng)位置閉環(huán)比例控制的設計與仿真,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)頻率響應函數的辨識方法大多采用H1估計法,而H1法的假設條件是輸入不存在噪聲,其辨識結果是真實頻響函數的欠估計。在考慮輸入、輸出信號都存在噪聲基礎上,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的簡化計算公式。系統(tǒng)頻響函數辨識的仿真分析驗證了改進的H1估計比傳統(tǒng)的H1法得到的更準確的頻響函數辨識結

4、果。
　　當考慮系統(tǒng)的耦合作用時,得到頻率響應函數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解耦控制算法的流程圖。由于奇異值分解的數值算法精度高,當頻響函數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值算法的穩(wěn)定性;當系統(tǒng)頻率特性存在波動時,尤其是存在反諧振峰時,辨識結果將比真