車輛油氣懸架電液伺服加載系統(tǒng)控制方法研究.pdf

1、油氣懸架系統(tǒng)具有功率密度高、安裝空間小的優(yōu)點,能提高車輛行駛時的舒適性和安全性,廣泛應用于各種機動車及場內車輛中。油氣懸架試驗系統(tǒng)用于模擬重型車輛在不同路面條件和速度下懸架系統(tǒng)的動態(tài)響應,驗證輪式車輛懸架及車橋的設計參數(shù),提高懸架系統(tǒng)及車橋的可靠性。
　　本文以哈爾濱工業(yè)大學電液伺服仿真及試驗系統(tǒng)研究所承擔的“油氣懸架加載試驗臺”項目為背景,對油氣懸架加載試驗系統(tǒng)中采用的關鍵控制技術進行了理論研究和實驗研究,研究成果對于提高系統(tǒng)控

2、制性能及加載精度具有積極意義。
　　文中建立了由電液伺服閥控缸系統(tǒng)和油氣懸架組成的加載系統(tǒng)的數(shù)學模型,對油氣懸架高度的非線性以及加載系統(tǒng)固有頻率低、阻尼小的特點進行了分析。引入三狀態(tài)控制策略,應用極點配置的方法對控制器參數(shù)進行設計,在保持系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎上拓展了系統(tǒng)的頻寬,改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性。設計了位置與加速度信號切換的輸入濾波器,使系統(tǒng)保持性能不變的情況下,實現(xiàn)位置和加速度兩種控制方式。通過仿真分析和實驗測試,驗證了三狀態(tài)控制

3、器的有效性和切換位置和加速度控制方式的可行性。
　　主動驅動力加載結構是目前最為常用的加載結構,力傳感器安裝于加載系統(tǒng)與試驗負載之間,檢測加載時的彈性力和粘性力以及慣性力,其缺點是控制特性易受到負載剛度的影響。常規(guī) PID控制為了達到穩(wěn)定性的要求,控制參數(shù)往往選取比較保守,系統(tǒng)性能受到制約。針對油氣懸架的高度非線性,文中采取變結構的控制方法,選取含有位置、速度和加速度狀態(tài)的滑模函數(shù)。利用指數(shù)趨近方式,使系統(tǒng)能夠快速地穩(wěn)定于平衡位置

4、?；贚yapunov穩(wěn)定理論,設計了參數(shù)攝動和不確定量兩種非線性環(huán)節(jié)的自適應律,結合自適應控制方式減小了滑模帶的寬度,從而減小由于開關控制而引起的系統(tǒng)振動。仿真分析和實驗驗證了當負載剛度變化時,采用變結構滑模力加載控制策略的優(yōu)勢,為具有狀態(tài)反饋的力加載控制系統(tǒng)提供了實用的控制方法。
　　正弦信號是協(xié)調加載系統(tǒng)控制中常用的工程信號。在多通道同時對同一試件進行加載時,各通道響應正弦信號幅值和相位的差異會使實驗結果與實際情況有著很大的

5、差異。本文針系統(tǒng)對正弦信號的精確復現(xiàn)控制要求提出了基于單層雙通道神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法。采用LMS算法自動調整權值向量,使系統(tǒng)輸出正弦波的幅值、相位與期望信號一致,從而實現(xiàn)正弦波信號的精確復現(xiàn)。通過對算法收斂性必要條件的分析,提出了歸一化正弦波復現(xiàn)的控制方法。經(jīng)仿真分析和實驗研究,驗證了該方法在收斂性和收斂速度方面的優(yōu)勢。
　　時域波形復現(xiàn)與激振臺架是實驗室內再現(xiàn)路譜的必要條件。時域波形復現(xiàn)(TWR)的目的是將跑車場測試得到的車輛響應轉

6、化為激振臺架的輸入信號。傳統(tǒng)時域波形復現(xiàn)方法采用頻響函數(shù)迭代的方式,在非線性系統(tǒng)中應用時會變得不易收斂,耗費大量時間。本文提出了基于自適應逆控制的方法,降低迭代次數(shù)。應用遞推最小二乘算法設計了能夠實時辨識系統(tǒng)傳遞函數(shù)和阻抗函數(shù),并在線調整系統(tǒng)逆函數(shù)的控制策略。經(jīng)過仿真分析和實驗,驗證了控制算法的穩(wěn)定性。
　　根據(jù)加載系統(tǒng)的要求研制了包括液壓源、機械部分、液壓伺服加載部分和數(shù)字式控制系統(tǒng)在內的油氣懸架加載試驗臺。采用Labview