Quarter-Car Model and Active Suspension Control

A simple quarter-car model of an active suspension system is shown in Figure 1. The quarter-car model consists of two masses, a car chassis with massand a wheel assembly of mass。有一个春天and damper在对被动弹簧和冲击吸收器建模的质量之间。车轮组件和道路之间的轮胎是由弹簧建模的。

主动悬架引入力在底盘和车轮组件之间，使设计人员可以通过使用反馈控制器来平衡驾驶目标，例如乘客舒适和道路处理。

图1：主动悬架的四分之一车型。

Control Architecture

使用SIMSCAPE实现了四分之一车型。以下Simulink模型包含金宝app具有主动悬架，控制器和执行器动力学的四分之一车型。它的输入是道路干扰和主动悬架的力量。它的输出是悬架挠度和身体加速度。控制器使用这些测量值将控制信号发送给执行器，从而为主动悬架创造力。

mdl ='rct_suspension.slx'; open_system(mdl)

控制目标

The example has the following three control objectives:

The nominal values of the spring constantand damper在身体和车轮组件之间并不精确，由于材料的不完美，这些值可以恒定但不同。使用各种参数值评估对系统控制的影响。

建模幅度七厘米的道路干扰，并使用恒定重量。

Wroad = ss(0.07);

将闭环目标定义为从道路干扰到悬架偏转的处理

andlingTarget = 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]）;

通过重量函数从道路干扰到控制信号的重量函数限制控制带宽。

Wact = tf(0.1684*[1 500],[1 50]);

有关选择闭环目标和权重功能的更多信息，请参见Robust Control of an Active Suspension(Robust Control Toolbox)。

控制器调整

打开一个控制系统调谐器在Simulink模型中，要进行主动悬架控制的会话，双击橙色块。金宝app调谐块设置为二阶控制器，并定义三个调整目标以实现上述的处理，舒适和控制带宽。为了查看调整的性能，绘制了从道路干扰到悬架偏转的步骤响应，绘制了身体加速度和控制力。

Handling, comfort, and control bandwidth goals are defined as gain limits,andlingtarget/woad，，，，ComfortTarget/WroadandWact/Wroad。所有增益功能均由Wroad结合道路干扰。

具有零控制器的开环系统违反了处理目标，并导致高度振荡的行为，以悬挂偏转和身体加速，并长时间安装时间。

图2：带有会话文件的控制系统调谐器。

使用控制器调整控制器控制系统调谐器，在Tuning选项卡，单击调。As shown in Figure 3, this design satisfies the tuning goals and the responses are less oscillatory and converges quickly to zero.

Figure 3: Control System Tuner after tuning.

控制器调整for Multiple Parameter Values

现在，尝试调整控制器的多个参数值。质量汽车底盘的默认值is 300 kg. Vary the mass to 100 kg, 200 kg and 300 kg for different operation conditions.

In order to vary these parameters in控制系统调谐器，在控制系统标签，下参数变化， 选择选择变化的参数。定义打开的对话框中的参数。

图4：定义参数变化。

在参数变化选项卡，单击管理参数。In the Select model variables dialog box, selectMb。

图5:选择一个parameter to vary from the model.

Now, the parameterMbis added with default values in the parameter variations table.

Figure 6: Parameter variations table with default values.

要快速生成变化，请单击Generate Values。在“生成参数值”对话框中，定义值100、200、300Mb，然后单击覆盖。

图7：生成值窗口。

All values are populated in the parameter variations table. To set the parameter variations to控制系统调谐器，，，，click申请。

Figure 8: Parameter variations table with updated values.

由于参数不同，在调谐目标和响应图中出现了多条线。这些名义参数值获得的控制器导致不稳定的闭环系统。

Figure 9: Control System Tuner with multiple parameter variations.

调the controller to satisfy the handling, comfort, and control bandwidth objectives by clicking调inTuningtab. The tuning algorithm tries to satisfy these objectives for the nominal parameters and for all parameter variations. This is a challenging task in contrast to nominal design as shown in Figure 10.

Figure 10: Control System Tuner with multiple parameter variations (Tuned).

控制系统调谐器tunes the controller parameters for the linearized control system. To examine the performance of the tuned parameters on the Simulink model, update the controller in the Simulink model by clicking更新块on the控制系统tab.

Simulate the model for each of the parameter variations. Then, using the Simulation Data Inspector, examine the results for all simulations. The results are shown in Figure 11. For all three parameter variations, the controller tries to minimize the suspension deflection and body acceleration with minimal control effort.

Figure 11: Controller performance on the Simulink model.