轮耦合道路模拟系统矩形控制策略研究.pdf

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1、硕士学位论文轮耦合道路模拟系统矩形控制策略研究RESEARCHONRECTANGULARCONTROLSTRATEGYFORWHEELCOUPLEDROADSIMULATIONSYSTEM王英南哈尔滨工业大学2018年7月国内图书分类号：TP271.3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轮耦合道路模拟矩形控制策略研究硕士研究生：王英南导师：曲智勇副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP271.3U.D.C:681.5

2、27.08DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONRECTANGULARCONTROLSTRATEGYFORWHEELCOUPLEDROADSIMULATIONSYSTEMCandidate：WangYingnanSupervisor：AssociateProf.QuZhiyongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngine

3、eringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要轮耦合道路模拟台是目前应用最广的汽车疲劳试验设备之一，通过电液伺服控制系统驱动激振器实现对整车负载的激励，并引入辨识迭代控制来保证控制精度。在一些试验中，往往希望通过加入更多的控制加速度计来额外测量一些关键点的数据或更具体地描述负载的振动状态，这时系统的输出量大于输入量，控制过程被称为矩形控制。本文基于RPC算法，对轮耦合道路模拟系统矩形控制策略进行研究。本文以某型号汽车作为道路模拟的负载，将其简

4、化为振动模型并进行动力学分析，搭建七自由度被动悬架整车行驶动力学模型，通过Simulink仿真分析负载的动态特性及耦合特性。综合分析负载特性，对单通道电液伺服位系统进行建模，从而完成台架四通道模型的建立。依据其闭环频率特性与系统要求，通过比例增益，动压反馈等环节进行校正，使系统能够满足控制要求，得到理想的位置控制效果。仅靠伺服控制难以达到控制精度的要求，需要引入辨识迭代控制来保证控制精度。首先进行辨识方法的研究，包括对时域信号与功率谱密度转换的Welch法以及四种典型非参数辨识法的Matlab实现；对所建立的多通道系统采用同时激励的方法进行辨识，估计出整个系统的频率响应函

5、数矩阵，同时通过相干函数对所有输入、输出信号间的因果关系进行分析，得到系统的耦合特性。最后，对迭代控制算法进行研究。对于矩形控制通过频率响应函数矩阵求逆求解驱动信号过程来说，方程组是超越方程组，不存在精确解。如何保证迭代过程中关键点的快速性及收敛性，求出满足控制精度的最小二乘解是本文研究的重点。本章首先通过积分白噪声法得到的路面不平度时域信号激励整车并获得各控制点采集的时域波形，并以此作为参考信号。针对辨识处的频率响应函数为矩形阵不存在逆的问题，通过广义逆求解阻抗函数，以误差谱与阻抗函数对驱动谱进行离线迭代修正。最终通过Matlab/Simulink联合仿真，搭建出轮耦合

6、道路模拟控制系统波形复现的整体模型。针对迭代的快速性，研究步长的选取所产生的影响；对于迭代过程中关键点的收敛问题，通过调整各误差谱与均方根误差的权系数进行仿真验证，对轮耦合道路模拟矩形控策略进行研究。关键词：轮耦合道路模拟；RPC算法；伺服系统建模；系统辨识；矩形控制-I-AbstractAbstractThewheel-coupledroadsimulationplatformisoneofthemostwidelyusedvehiclefatiguetestingequipments.Theelectro-hydraulicservocontrolsystemdriv

7、estheexciterstoexcitateload,forthepurposeofsimulatingthevibrationenvironmentpractically.Duetothenon-linearityofthesystem,iterativecontrolneedstobeadoptedtoensuretheaccuracyofthecontrol.Insomecases,morecontrolaccelerometersarehopedtobeaddsothatcanmeasurethedataitofso