Четверть автомобиля и активное управление приостановкой модели

Простую модель четверти автомобиля активной системы подвески показывают в рисунке 1. Модель четверти автомобиля состоит из двух масс, автомобильного шасси с массой и блоком колеса массы. Существует пружина и демпфер между массами, который моделирует пассивную пружину и амортизатор. Шина между блоком колеса и дорогой моделируется к пружине.

Активная приостановка вводит силу между блоком шасси и колеса и позволяет разработчику балансировать ведущие цели, такие как пассажирский комфорт и обработка дороги с использованием контроллера обратной связи.

Рисунок 1: модель четверти автомобиля активной приостановки.

Архитектура управления

Модель четверти автомобиля реализована с помощью Simscape. Следующая модель Simulink содержит модель четверти автомобиля с активной приостановкой, контроллером и динамикой привода. Его входные параметры являются дорожным воздействием и силой для активной приостановки. Его выходные параметры являются отклонением приостановки и ускорением тела. Диспетчер использует эти измерения, чтобы отправить управляющий сигнал в привод, который создает силу для активной приостановки.

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

Управляйте целями

Пример имеет следующие три цели управления:

Номинальная стоимость коэффициента упругости и демпфера между телом и блоком колеса не точна и из-за недостатков в материалах, эти значения могут быть постоянными, но отличаться. Оцените удар на системное управление с помощью множества значений параметров.

Смоделируйте дорожное воздействие величины семь сантиметров и используйте постоянный вес.

Wroad = ss(0.07);

Задайте цель с обратной связью для обработки от дорожного воздействия до отклонения приостановки как

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

Задайте цель для комфорта от дорожного воздействия до ускорения тела.

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

Ограничьте полосу пропускания управления функцией веса от дорожного воздействия до управляющего сигнала.

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

Для получения дополнительной информации о выборе целей с обратной связью и функции веса, смотрите Устойчивое Управление Активной Приостановки (Robust Control Toolbox).

Контроллер, настраивающийся

Открыть сеанс Control System Tuner для активного управления приостановкой, в модели Simulink, Двойной щелчок с оранжевым блоком. Настроенный блок установлен в Контроллер второго порядка, и три настраивающихся гола заданы, чтобы достигнуть обработки, комфорта и полосы пропускания управления, аналогичной описанному выше. Для того, чтобы видеть, что эффективность настройки, переходных процессов от дорожного воздействия до отклонения приостановки, ускорения тела и силы управления построена.

Обработка, комфорт и цели полосы пропускания управления заданы, когда усиление ограничивает, HandlingTarget/Wroad, ComfortTarget/Wroad и Wact/Wroad. Все функции усиления разделены на Wroad включить дорожное воздействие.

Система разомкнутого контура с нулевым контроллером нарушает цель обработки и приводит к очень колебательному поведению и для отклонения приостановки и для ускорения тела с длинным временем урегулирования.

Рисунок 2: Control System Tuner с файлом сеанса.

Чтобы настроить контроллер, использующий Control System Tuner, на вкладке Tuning, нажимают Tune. Как показано в рисунке 3, этот проект удовлетворяет настраивающимся целям, и ответы являются менее колебательными, и сходится быстро, чтобы обнулить.

Рисунок 3: Control System Tuner после настройки.

Контроллер, настраивающийся для нескольких значений параметров

Теперь попытайтесь настроить контроллер для нескольких значений параметров. Значение по умолчанию для автомобильного шасси массы составляет 300 кг. Варьируйтесь масса к 100 кг, 200 кг и 300 кг для различных условий операции.

Для того, чтобы варьироваться, эти параметры в Control System Tuner, на вкладке Control System, при Изменениях Параметра, выбирают параметры Select, чтобы Варьироваться. Задайте параметры в диалоговом окне, которое открывается.

Рисунок 4: Определение изменений параметра.

На вкладке Parameter Variations нажмите Manage Parameters. В диалоговом окне переменных модели Select выберите Mb.

Рисунок 5: Выберите параметр, чтобы варьироваться из модели.

Теперь параметр Mb добавляется со значениями по умолчанию в таблице изменений параметра.

Рисунок 6: таблица изменений Параметра со значениями по умолчанию.

Чтобы сгенерировать изменения быстро, нажмите Generate Values. В диалоговом окне Generate Parameter Values задайте значения 100, 200, 300 для Mb, и нажмите Overwrite.

Рисунок 7: Сгенерируйте окно значений.

Все значения заполняются в таблице изменений параметра. Чтобы установить изменения параметра на Control System Tuner, нажмите Apply.

Рисунок 8: таблица изменений Параметра с обновленными значениями.

Несколько линий появляются в настраивающейся цели и графиках отклика из-за различных параметров. Контроллер, полученный для этих номинальных значений параметров, приводит к нестабильной системе с обратной связью.

Рисунок 9: Control System Tuner с несколькими изменениями параметра.

Настройте контроллер, чтобы удовлетворить обработке, комфорту и целям полосы пропускания управления путем нажатия на Мелодию во вкладке Tuning. Настраивающийся алгоритм пытается удовлетворить этим целям для номинальных параметров и для всех изменений параметра. Это - сложная задача в отличие от номинального проекта как показано в рисунке 10.

Рисунок 10: Control System Tuner с несколькими (Настроенными) изменениями параметра.

Control System Tuner настраивает параметры контроллера для линеаризовавшей системы управления. Чтобы исследовать эффективность настроенных параметров на модели Simulink, обновите контроллер в модели Simulink путем нажатия на Update Blocks на вкладке Control System.

Симулируйте модель для каждого из изменений параметра. Затем с помощью Инспектора Данных моделирования исследуйте результаты на все симуляции. Результаты показывают в рисунке 11. Для всех трех изменений параметра диспетчер пытается минимизировать отклонение приостановки и ускорение тела с минимальным усилием по управлению.

Рисунок 11: эффективность Контроллера на модели Simulink.