轴耦合试验台基于模型的六维力加载控制策略研究

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1、硕士学位论文轴耦合试验台基于模型的六维力加载控制策略研究MODEL-BASED6-DOFFORCELOADINGCONTROLMETHODSTUDYOFSPINDLECOUPLEDROADSIMULATOR刘亚彬哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TP271.31学校代码：10213国际图书分类号：681.527.08密级：公开工学硕士学位论文轴耦合试验台基于模型的六维力加载控制策略研究硕士研究生：刘亚彬导师：叶正茂（副）教授申请学位：工学硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业

2、大学ClassifiedIndex:TP271.31Schoolcode:10213U.D.C:681.527.08Securityclassification:publicDissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMODEL-BASED6-DOFFORCELOADINGCONTROLMETHODSTUDYOFSPINDLECOUPLEDROADSIMULATORCandidate:LiuYabinSupervisor:AssociateProf.YeZhengmaoAcademicDegr

3、eeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechatronicEngineeringAffiliation:SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:July,2014Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要为了适应国内汽车工业的发展需要，在轴耦合道路模拟试验技术的研究上追赶世界先进水平，本文在哈尔滨工业大学的在研项目“轴耦合道路模拟试验台”的已有研究基础之上，采

4、用基于模型的控制方法，对轴耦合道路模拟试验台的六维力加载系统做了控制策略的理论和仿真研究。本文首先针对轴耦合道路试验台机械系统的结构特征，以杆系为研究单位，做了基于模型控制必要的运动学和动力学的分析和建模工作。然后基于特定加载工况（固定车身12通道）建立了等效半车负载模型，完成了完整加载系统的虚拟样机模型。在分析负载特性的基础上，设计了各通道液压系统模型，并结合ADAMS虚拟样机模型，建立了完整的液压驱动力控制系统联合仿真模型。这些工作均为完成本文研究的重点——基于模型的六维力加载控制策略研究奠定了基础。本文采用的基本控制思路是通过动

5、力学模型，将MIMO控制系统简化为多个SISO的线性系统进行控制，降低了控制难度，而对模型的建立准确程度提出了较高要求。本文依据该基本思路对轴耦合道路模拟试验台的控制策略进行了深入研究，即在利用动力学模型将广义力加载信号解算为驱动力信号的基础上，利用联合仿真模型，分别采用各通道驱动力分散控制与广义加载力及驱动力双闭环控制两种控制策略，对六维力加载系统有做了仿真研究，依据仿真结果分析了两种控制策略的控制效果及系统特性，对比了两种控制策略优缺点。研究表明，采用基于模型的控制策略，在一定带宽内取得了良好的控制效果，即在低频段可以实现正弦六维

6、力加载信号的较好复现。本文在理论上论证了基于模型的控制策略对于轴耦合试验台六维力加载系统控制的可行性及有效性。关键词：轴耦合道路模拟试验台；六维力加载；基于模型；联合仿真；控制策略IAbstractAbstractInordertomeettheneedsoftheautoindustrydevelopmentathome,tocatchupwiththemostadvancedworldlevelsinthestudyofspindlecoupledroadsimulationscience,basedontheresultofbe

7、ingresearchedproject"spindlecoupledroadsimulationtestsimulator"byHarbinInstituteofTechnology,thispaperstudiedthe6-DOFforceloadingcontrolstrategyofthespindlecoupledroadsimulatorintheaspectsoftheoryandsimulationwiththemodel-basedmethod.Inthispaper,consideredthestructurech

8、aracteristicofthesimulator,theanalysisandmodelingtaskofthekinematicsanddynamicsweredone,whichisnecessaryforest