輪耦合道路模擬臺是目前應用最廣的汽車疲勞試驗設備之一,通過電液伺服控制系統(tǒng)驅動激振器實現對整車負載的激勵,并引入辨識迭代控制來保證控制精度。在一些試驗中,往往希望通過加入更多的控制加速度計來額外測量一些關鍵點的數據或更具體地描述負載的振動狀態(tài),這時系統(tǒng)的輸出量大于輸入量,控制過程被稱為矩形控制。本文基于RPC算法,對輪耦合道路模擬系統(tǒng)矩形控制策略進行研究。本文以某型號汽車作為道路模擬的負載,將其簡化為振動模型并進行動力學分析,搭建七自由度被動懸架整車行駛動力學模型,通過Simulink仿真分析負載的動態(tài)特性及耦合特性。綜合分析負載特性,對單通道電液伺服位系統(tǒng)進行建模,從而完成臺架四通道模型的建立。依據其閉環(huán)頻率特性與系統(tǒng)要求,通過比例增益,動壓反饋等環(huán)節(jié)進行校正,使系統(tǒng)能夠滿足控制要求,得到理想的位置控制效果。僅靠伺服控制難以達到控制精度的要求,需要引入辨識迭代控制來保證控制精度。首先進行辨識方法的研究,包括對時域信號與功率譜密度轉換的Welch法以及四種典型非參數辨識法的Matlab實現;對所建立的多通道系統(tǒng)采用同時激勵的方法進行辨識,估計出整個系統(tǒng)的頻率響應函數矩陣,同時通過相干函數對所有輸入、輸出信號間的因果關系進行分析,得到系統(tǒng)的耦合特性。最后,對迭代控制算法進行研究。對于矩形控制通過頻率響應函數矩陣求逆求解驅動信號過程來說,方程組是超越方程組,不存在精確解。如何保證迭代過程中關鍵點的快速性及收斂性,求出滿足控制精度的最小二乘解是本文研究的重點。本章首先通過積分白噪聲法得到的路面不平度時域信號激勵整車并獲得各控制點采集的時域波形,并以此作為參考信號。針對辨識處的頻率響應函數為矩形陣不存在逆的問題,通過廣義逆求解阻抗函數,以誤差譜與阻抗函數對驅動譜進行離線迭代修正。最終通過Matlab/Simulink聯合仿真,搭建出輪耦合道路模擬控制系統(tǒng)波形復現的整體模型。針對迭代的快速性,研究步長的選取所產生的影響;對于迭代過程中關鍵點的收斂問題,通過調整各誤差譜與均方根誤差的權系數進行仿真驗證,對輪耦合道路模擬矩形控策略進行研究。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U467
【部分圖文】：

圖 1-1 第一臺汽車道路模擬機 年代，經過各方專家的研究與實驗，電液伺服技術和汽車疲合與發(fā)展[12][13]。1973 年，MTS 公司經過多年的技術積累，耦合道路模擬試驗臺：326 型三自由度軸耦合道路模擬系這種試驗臺首創(chuàng)性地將雙臂曲柄和耦合連桿等機械解耦裝置橫向、縱向和垂向三個通道的自由度互不干擾，從而成功立的三維作用力；支柱采用輕質量、高強度的材料，可以承受能力，同時使得系統(tǒng)的響應速度更快，測試精度更高軸耦合試驗臺能夠引入更多的控制自由度，經過不斷地發(fā)展六自由度軸耦合道路模擬試驗臺。1974 年，Henry A. Borg分別對應汽車車輪的位置進行排布，形成臺陣，通過對車模擬汽車的行駛環(huán)境，其如圖 1-3 所示。該方法忽略了其他垂向振動進行研究，為后來的輪耦合道路模擬試驗臺的研

圖 1-2 MTS 公司軸耦合試驗臺 圖 1-3 HenryA.Borg 汽車測試裝置在道路模擬臺的研制方面，MTS公司一直處于世界前列。經過四十余年的發(fā)展，根據被試車輛與道路模擬臺的連接方式不同，其道路模擬臺產品主要形成了兩類為世界所認同的產品：輪耦合式和軸耦合式，分別如圖1-4和圖1-5所示。兩者的明顯區(qū)別在于所能提供的激勵自由度不同：輪耦合道路模擬臺主要通過垂直排布電液激振器并支撐整車負載，因此可提供的激勵僅僅是垂直方向上的，在模擬實際運動環(huán)境時具有一定的局限性；軸耦合式道路模擬臺由于綜合采用了耦合連桿和雙臂曲柄等結構，本身就是一個復雜的多自由度并聯機構，除了垂向上的激勵，還可以在橫向，縱向及各繞各軸轉動等其他5個自由度上對車輪輪轂施加激勵，從而能夠更加具體地模擬汽車在行駛過程中的運動狀態(tài)。但相應的，各通道的激勵會出現交叉耦合現象，其控制策略的要求也更為復雜。

圖 1-2 MTS 公司軸耦合試驗臺 圖 1-3 HenryA.Borg 汽車測試裝置在道路模擬臺的研制方面，MTS公司一直處于世界前列。經過四十余年的發(fā)展，根據被試車輛與道路模擬臺的連接方式不同，其道路模擬臺產品主要形成了兩類為世界所認同的產品：輪耦合式和軸耦合式，分別如圖1-4和圖1-5所示。兩者的明顯區(qū)別在于所能提供的激勵自由度不同：輪耦合道路模擬臺主要通過垂直排布電液激振器并支撐整車負載，因此可提供的激勵僅僅是垂直方向上的，在模擬實際運動環(huán)境時具有一定的局限性；軸耦合式道路模擬臺由于綜合采用了耦合連桿和雙臂曲柄等結構，本身就是一個復雜的多自由度并聯機構，除了垂向上的激勵，還可以在橫向，縱向及各繞各軸轉動等其他5個自由度上對車輪輪轂施加激勵，從而能夠更加具體地模擬汽車在行駛過程中的運動狀態(tài)。但相應的，各通道的激勵會出現交叉耦合現象，其控制策略的要求也更為復雜。

【參考文獻】

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本文編號：2826199