四分之一轿车模型与主动悬架控制

一个简单的四分之一车的主动悬架系统模型如图1所示。四分之一汽车模型由两个质量组成，一个汽车底盘与质量和车轮装配的质量．有一个弹簧和阻尼器在质量之间，其中型号为被动弹簧和减震器。车轮组件和路面之间的轮胎是由弹簧建模的．

主动悬架引入一个力在底盘和车轮组件之间，并允许设计师平衡驾驶目标，如乘客舒适度和道路处理与使用反馈控制器。

图1:主动悬架的四分之一车模型。

控制体系结构

四分之一的汽车模型是使用Simscape实现的。下面的Simulink模型包金宝app含有主动悬架、控制器和执行器动力学的四分之一汽车模型。它的输入是道路扰动和主动悬架的力。它的输出是悬架挠度和车身加速度。控制器使用这些测量数据向执行器发送控制信号，从而为主动悬架产生力。

mdl =“rct_suspension.slx”；open_system (mdl)

控制目标

该示例有以下三个控制目标:

弹簧常数的标称值和阻尼器车身和车轮装配之间是不精确的，由于材料的缺陷，这些值可以是恒定的，但不同。使用各种参数值评估对系统控制的影响。

模拟7厘米量级的道路扰动，并使用恒定权重。

宽度= ss(0.07);

定义从路面扰动到悬架挠度的闭环处理目标为

HandlingTarget = 0.044444 * tf([1/8 1]，[1/80 1]);

定义从道路干扰到身体加速的舒适目标。

ComfortTarget = 0.6667 * tf([1/0.45 1]，[1/150 1]);

通过从道路干扰到控制信号的权重函数来限制控制带宽。

Wact = tf(0.1684*[1 500]，[1 50]);

有关选择闭环目标和权重函数的更多信息，请参见主动悬架的鲁棒控制(鲁棒控制工具箱)．

控制器调优

打开一个控制系统调谐器会话进行主动悬架控制，在Simulink模型中，双击到橙色块。金宝app将调优块设置为二阶控制器，并定义三个调优目标，以实现如上所述的处理、舒适度和控制带宽。为了观察调谐的性能，绘制了从路面扰动到悬架挠度、车身加速度和控制力的阶跃响应。

处理、舒适和控制带宽目标被定义为增益限制，HandlingTarget / Wroad，ComfortTarget / Wroad而且Wact / Wroad．所有的增益函数都除以Wroad包括道路干扰。

零控制器的开环系统违背了操纵目标，导致悬架挠度和车身加速度都出现了高振荡行为，且稳定时间较长。

图2:带有会话文件的控制系统调谐器。

对控制器进行调优控制系统调谐器，在调优选项卡上,单击调优．如图3所示，该设计满足调优目标，响应的振荡较小，并快速收敛到零。

图3:调优后的Control System Tuner。

多参数值控制器调优

现在，尝试为多个参数值调优控制器。汽车底盘质量的默认值是300公斤。根据不同的操作条件，将质量改为100公斤，200公斤和300公斤。

为了改变这些参数控制系统调谐器，在控制系统选项卡,在参数的变化中,选择选择可变参数．在打开的对话框中定义参数。

图4:定义参数变化。

在参数的变化选项卡上,单击管理参数．在选择模型变量对话框中，选择Mb．

图5:选择与模型不同的参数。

现在，参数Mb在参数变化表中添加默认值。

图6:带有默认值的参数变化表。

要快速生成变量，请单击生成值．在Generate Parameter Values对话框中，为的定义值100、200、300Mb，单击覆盖．

图7:生成值窗口。

所有值都填充在参数变化表中。设置参数的变化为控制系统调谐器,点击应用．

图8:带有更新值的参数变化表。

由于参数的变化，调优目标和响应图中出现了多条线。为这些标称参数值获得的控制器导致了一个不稳定的闭环系统。

图9:具有多个参数变化的控制系统调谐器。

通过单击调整控制器以满足处理、舒适和控制带宽目标调优在调优选项卡。调优算法试图满足标称参数和所有参数变化的这些目标。与图10所示的名义设计相比，这是一项具有挑战性的任务。

图10:具有多个参数变化的控制系统调谐器(已调优)。

控制系统调谐器调整线性化控制系统的控制器参数。若要查看Simulink模型上调优参数的性能，请单击更新Simulink模型中的控制器金宝app更新模块在控制系统选项卡。

模拟每个参数变化的模型。然后，使用模拟数据检查器，检查所有模拟的结果。结果如图11所示。对于所有三个参数的变化，控制器试图以最小的控制努力最小化悬挂挠度和车身加速度。

图11:Simulink模型上的控制器性能。金宝app