四分之一车模型与主动悬架控制

一个简单的四分之一汽车主动悬挂系统模型如图1所示。四分之一汽车模型由两个质量组成，一个汽车底盘具有质量和一个轮子的质量组合．有一个弹簧和阻尼器质量之间，即模型的被动弹簧和减震器。车轮组件和路面之间的轮胎由弹簧建模．

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，如乘客舒适性和道路处理与使用反馈控制器。

图1:主动悬挂的四分之一车模型。

控制体系结构

四分之一车模型是使用Simscape实现的。下面的Simulink模型包金宝app含带有主动悬架、控制器和作动器动力学的四分之一车模型。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

本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总成之间的不精确，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，并使用恒定重量。

宽度= ss(0.07);

定义从道路扰动到悬挂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度的舒适度目标。

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

通过道路干扰对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．

控制器调优

要打开控制系统调谐器会话为主动悬架控制，在Simulink模型中，双击到橙色块。金宝app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、舒适性和控制带宽。为了了解调谐的性能，绘制了从道路干扰到悬架挠度、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．所有增益函数都除以Wroad将道路干扰纳入。

设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度振荡行为，且稳定时间较长。

图2:用会话文件控制系统调谐器。

来调优控制器控制系统调谐器，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，响应振荡较小，并快速收敛到零。

图3:调谐后的控制系统调谐器。

控制器多参数值调优

现在，尝试为多个参数值调整控制器。默认值为汽车底盘质量是300kg。根据不同的操作条件，可将质量调整为100kg、200kg和300kg。

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,选择选择要变化的参数．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:选择不同模型的参数。

现在，参数Mb与参数变化表中的默认值一起添加。

图6:带有默认值的参数变化表。

如需快速生成变量，请单击生成值．在“生成参数值”对话框中，为“”定义值100,200,300Mb，并单击覆盖．

图7:生成值窗口。

所有值都填充在参数变化表中。将参数的变化设置为控制系统调谐器,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会出现多条线。针对这些标称参数值所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、舒适性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。与标称设计相比，这是一项具有挑战性的任务，如图10所示。

图10:控制系统调谐器与多个参数变化(调优)。

控制系统调谐器调整线性化控制系统的控制器参数。若要查看调优参数在Simulink模型上的性能，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力度最小化悬架挠度和车身加速度。

图11:Simulink模型上的控制器性能。金宝app