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车载电磁主动减振平台控制技术研究

车雨嵩  
【摘要】:车辆在行驶过程中,路面激励经过轮胎、悬架及车体传递到乘员和设备。对于安装在车辆上的精密仪器而言,路面颠簸引起的振动影响仪器的工作精度和可靠性。为保证车载精密仪器的正常工作,本文结合产学研合作项目“车载主动减振平台开发”,设计了以电磁力为主动控制力的车载主动减振平台模型,对其工作机理及控制技术进行了研究。本文综述了国内外减振平台以及振动控制技术的研究现状,基于国际标准定义的路面的不平度功率谱密度,建立了不同路面时域激励模型及被动减振平台-车体-轮胎三自由度1/4车辆模型和以电磁力为主动控制力的主动减振平台-车体-轮胎三自由度1/4车辆模型,同时对非线性系统进行反馈线性化处理。介绍了线性增益控制、滑模控制、模糊PID控制的原理及设计方法,并设计了相应的反馈控制器。根据三自由度1/4车辆模型在Simulink环境下建立了被动减振平台和基于三种控制方法的电磁主动减振平台仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明了电磁主动减振平台比被动减振平台减振效果提升明显;同时表明了滑模控制器在受到干扰时的稳定性。在以60km/h的速度行驶在C级路面为条件的路面激励下,以竖直方向的加速度均方根值为评价指标,基于滑模控制的电磁减振平台在能耗相差不大的前提下可以获得良好的减振效果。同时,在施加干扰后滑模控制仍然可以实现对减振平台振动位移的有效控制,其受到干扰后的响应速度明显快于线性增益控制和模糊PID控制。为了证实所设计的基于滑模控制方法的电磁减振平台的有效性,搭建了模型试验平台,同时建立模型试验的Simulink模型,并将其转换为可以进行代码自动生成的RTW模型,并在Simulink和CCS软件搭建的环境下生成C代码,编译并下载到作为本次试验主控制器的TI系列DSP开发板TMS320f28027中。模型试验结果表明,基于滑模控制的电磁减振系统可以实现减振平台位移和加速度的有效控制,进而实现了对振动的有效衰减。本文对车载电磁主动减振平台的仿真及模型试验研究,对工程实用的主动减振平台的开发具有参考意义,基于Simulink代码自动生成的试验方法也可用于类似问题的研究中。


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