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轮耦合道路模拟台波形再现控制算法的研究
| 论文题名： | 轮耦合道路模拟台波形再现控制算法的研究 |
| 关键词： | 道路模拟台;耦合特性;波形再现;控制策略 |
| 摘要： | 液压道路模拟台是室内道路模拟试验中的一种关键设备,它为被试车辆提供与汽车在实际道路行驶时等效的振动环境,检测整车及各零部的耐久性。本课题以哈尔滨工业大学电液伺服仿真及试验系统研究所承接的“6通道轮耦合道路模拟台”为项目背景。轮耦合道路模拟台是由多个单通道液压伺服机构驱动,每个单通道伺服机构经过托盘和轮胎对车辆的单轮进行激励,由于汽车各车轮之间通过传动系统相连,所以当轮耦合道路模拟台对整车进行道路模拟试验时,各个通道之间的耦合作用明显,从而影响道路模拟波形再现试验的精度。本课题是基于充分考虑系统耦合特性,对轮耦合道路模拟台的时域波形再现的控制策略进行研究。主要研究内容如下: 首先对道路模拟台单通道液压伺服机构建立数学模型,在Simulink中搭建模型进行仿真,研究汽车垂直振动的动态特性对轮耦合道路模拟系统频率特性的影响;在数学模型基础上,完成单通道伺服系统位置闭环比例控制的设计与仿真,得到道路模拟系统轴头加速度相对参考输入的幅频特性曲线,为研究时域波形再现解耦控制算法提供理论模型。 道路模拟台只采用伺服控制方法不能满足时域波形再现控制精度要求,还要采用辨识迭代控制方法。系统频率响应函数的辨识方法大多采用H1估计法,而H1法的假设条件是输入不存在噪声,其辨识结果是真实频响函数的欠估计。在考虑输入、输出信号都存在噪声基础上,提出改进的H1估计法,辨识输入信号选择为平直谱时给出频响函数的简化计算公式。系统频响函数辨识的仿真分析验证了改进的H1估计比传统的H1法得到的更准确的频响函数辨识结果。 当考虑系统的耦合作用时,得到频率响应函数矩阵在某些频率点或频段将发生奇异,给求逆运算带来困难。为了解决求逆困难的问题,提出基于广义逆理论的解耦控制算法,即采用奇异值分解的方法计算伪逆,完成解耦过程,给出道路模拟波形再现解耦控制算法的流程图。由于奇异值分解的数值算法精度高,当频响函数矩阵接近奇异时会使反解问题发生病态,故提出采用奇异值截断法保证数值算法的稳定性;当系统频率特性存在波动时,尤其是存在反谐振峰时,辨识结果将比真值产生更大偏差,提出采用奇异值修正法保证迭代稳定性和准确性。 最后,以道路模拟单通道系统的传递函数构建仿真系统模型,应用改进的H1估计法进行频率响应函数估计,基于广义逆理论的解耦迭代算法进行道路模拟时域波形再现的仿真分析。仿真结果表明在考虑系统耦合特性时采用奇异值修正法和奇异值截断法可以保证迭代算法的稳定性,提高道路模拟波形再现的精度。 |
| 作者： | 范锐 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 韩俊伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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