1/4車両モデルとアクティブサスペンション制御

図1はアクティブサスペンションシステムのシンプルな1/4車両モデルを示したものです。この1/4車両モデルは,車両のシャーシの質量と車輪アセンブリの質量の2つの销量でさされ。とダンパーで受動的なバネとショックアブソーバをモデル化しています。車輪アセンブリと路面の間のタイヤはバネでモデル化されます。

アクティブサスペンションによってシャーシと車輪アセンブリの間に力が生じ,設計者は,フィードバックコントローラーを使用して,乗り心地や路面ハンドリングなど,駆動目的間のバランスを取ることができます。

図1:アクティブサスペンションの1/4車両モデル

制御アーキテクチャ

この1/4車両モデルはSimScapeを使用して実装されます。次の仿金宝app真软件モデルには,アクティブサスペンションを含む1/4車両モデルと,コントローラーおよびアクチュエータのダイナミクスが含まれています。入力は,路面の外乱とアクティブサスペンションに対する力です。出力は,サスペンションのたわみと車体の加速度です。コントローラーでは,それらの測定値を使用して,アクティブサスペンションの力を作成するアクチュエータに制御信号を送ります。

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

制御目的

目標は以下の3つの制御目的の達成です。

車体と車輪アセンブリの間のバネ定数およびダンパーのノミナル値は厳密なものではなく,材料が不完全であることから,定数ではあってもその値が異なることがあります。パラメーターが変化する状況で,これらの制御目的が満たされるようにします。

ゲイン7厘米の路面の外乱をモデル化し,一定の重みを使用します。

Wroad = ss (0.07);

路面の外乱からサスペンションのたわみまでのハンドリングの閉ループターゲットを次のように定義します。

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

路面の外乱から車体の加速度までの乗り心地のターゲットを定義します。

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

路面の外乱から制御信号までの重み関数で制御帯域幅を制限します。

Wact = TF（0.1684 * [1 500]，[1 50]）;

閉ループターゲットの選択と重み関数の詳細については,强大控制主动悬架（强大的控制工具箱）を参照してください。

コントローラーの調整

金宝app仿真软件モデルのオレンジのブロックをダブルクリックして,アクティブサスペンション制御の[制御制御システム器]セッションを開きます。調整ブロックは2次コントローラーに設定されており,前述のハンドリング,乗り心地,制御帯域幅を達成するように3つの調整目標が定義されています。調整の性能を表示するために,路面の外乱からサスペンションのたわみ,車体の加速度,制御の力までのステップ応答がプロットされます。

ハンドリング,乗り心地,制御帯域幅の目標は,ゲインの範囲HandlingTarget / Wroad、Comforttarget / Word.、Wact / Woad.として定義されます。いずれのゲイン関数も,路面の外乱を組み込むためにWroadで除算されています。

コントローラーがゼロの開ループシステムでは,ハンドリングの目標を満たしておらず,サスペンションのたわみと車体の加速度の両方で大きな振動動作が見られ,整定時間が長くなっています。

図2:セッションファイルを開いた状態の制御システム調整器

[制御制御システム器]を使用してコントローラーを調整するには,[調整]タブで[調整]をクリックします。図3に示すように,この設計は調整目標を満たし,応答の振動も小さく,迅速にゼロに収束されています。

図3:調整後の制御システム調整器。

複数のパラメーター値に対するコントローラーの調整

次に，复数のパラメーター値対応するようコントローラーを调整てみます。车辆両シャーシのの既定値は300公斤です。100200年この質量をおよび300に変えて操作条件を変更します。

[制御制御システム器]でこれらの値を変化させるには,[控制系统]タブの[パラメーターの変化)の下で[変化するパラメーターの選択]を選択します。開いたドキュメントでパラメーターを定義します。

図4:パラメーター変動値の定義

[パラメーターの変化)タブで[パラメーターの管理)をクリックします。[モデル変数の選択]ダイアログボックスでMB.を選択します。

図5：変化させるパラメーターをから选択

これで，パラメーターパラメーターの変変テーブルにに(Mb)が既定値で追加されます。

図6:既定値のパラメーターの変化テーブル

変化を生成するには[値の生成)をクリックします。[パラメーター値の生成]ダイアログボックスでMB.100200300年に値を定義し,覆盖をクリックします。

図7:値の生成ウィンドウ

すべての値がパラメーターの変化テーブルに読み込まれます。パラメーターの変化を[制御制御システム器]に設定するには[適用]をクリックします。

図8:更新後の値のパラメーターの変化テーブル

パラメーターの変動値により,調整目標と応答のプロットに複数の行が表示されます。ノミナルパラメーター値に対して設計されたコントローラーが原因で,閉ループシステムが不安定になっています。

図9：复数のパラメーター変动词。

[調整]タブの[調整]をクリックして,ハンドリング,乗り心地,制御帯域幅の目的を満たすようにコントローラーを調整します。調整アルゴリズムは,ノミナルパラメーターとすべてのパラメーターの変化について,これらの目的を満たそうとします。図10に示すように,これはノミナル設計に比べると難しい作業です。

図10：复数のパラメーター変动词がある制御システム仪（调整后）

制御システム調整器により,線形化された制御システムでコントローラーのパラメーターが調整されます。次に,調整後のパラメーターの性能を仿金宝app真软件モデルで調べるために,[控制系统]タブの[ブロックの更新)をクリックして仿金宝app真软件モデルのコントローラーを更新します。

パラメーターの変化それぞれについてモデルのシミュレーションを行います。次に,シミュレーションデータインスペクターを使用して,すべてのシミュレーションについて結果を調べます。結果を図11に示します。コントローラーは3つのすべてのパラメーターの変動について,最小限の制御作用力でサスペンションのたわみと車体の加速度を最小にしようとしています。

図11:仿真金宝app软件モデルのコントローラーの性能