四分之一车型与主动悬架控制

图1所示为主动悬架系统的简单四分之一车型。四分之一汽车模型由两个质量块组成，一个具有质量块的汽车底盘和一个质量为．有一个弹簧和阻尼器在质量之间，它模拟了被动弹簧和减震器。车轮总成和路面之间的轮胎是用弹簧建模的．

主动悬架引入了一个力在底盘和车轮装配之间，并允许设计师平衡驾驶目标，如乘客舒适度和道路处理与反馈控制器的使用。

图1:主动悬架的四分之一车模型。

控制体系结构

四分之一车模型是用Simscape实现的。下面的Simulink模型包万博1manbetx含了带有主动悬架、控制器和执行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，从而产生主动悬架的力。

mdl =“rct_suspension.slx”; 开放式系统（mdl）

控制目标

该示例具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之间的装配是不精确的，由于材料中的缺陷，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，并使用恒定的重量。

载荷=ss（0.07）；

定义从道路干扰到悬架偏转的闭环目标为

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

定义从道路干扰到身体加速的舒适度目标。

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

利用从道路干扰到控制信号的权函数来限制控制带宽。

Wact=tf（0.1684*[1500]，[150]）；

有关选择闭环目标和权函数的更多信息，请参见主动悬架的鲁棒控制（鲁棒控制工具箱）．

控制器调优

打开一个控制系统调谐器session用于主动悬挂控制，在Simulink模型中，双击橙色块。万博1manbetx将调优块设置为二阶控制器，并定义三个调优目标来实现上述的处理、舒适和控制带宽。为了观察调谐的性能，绘制了从道路扰动到悬架挠度、车身加速度和控制力的阶跃响应曲线。

操控性、舒适性和控制带宽目标定义为增益限制，HandlingTarget / Wroad，舒适目标/负载和Wact/满载．所有增益函数都除以负载合并道路干扰。

采用零控制器的开环系统违反了操控目标，导致悬架偏转和车身加速度的高度振荡行为，且沉降时间长。

图2:带有会话文件的控制系统调谐器。

使用。来调整控制器控制系统调谐器,在调谐选项卡上,单击调优. 如图3所示，这种设计满足调谐目标，响应的振荡较小，并且很快收敛到零。

图3：调整后的控制系统调谐器。

多参数值的控制器调整

现在，尝试为多个参数值调优控制器。汽车底盘质量的默认值为300 kg。根据不同的操作条件，将质量更改为100 kg、200 kg和300 kg。

为了在中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,选择选择要更改的参数．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，选择兆字节．

图5：选择一个与模型不同的参数。

现在，参数兆字节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。

要快速生成变化，请单击产生价值．在“生成参数值”对话框中，定义值100,200,300兆字节,然后单击覆盖．

图7:生成值窗口。

所有值都填充在参数变量表中。要将参数变量设置为控制系统调谐器点击应用．

图8：更新值的参数变化表。

由于参数的变化，在调优目标图和响应图中出现了多条线。由这些标称参数值得到的控制器将导致闭环系统不稳定。

图9：具有多个参数变化的控制系统调谐器。

通过单击，调整控制器以满足操控性、舒适性和控制带宽目标调优在里面调谐调整算法试图满足标称参数和所有参数变化的这些目标。与图10所示的标称设计相比，这是一项具有挑战性的任务。

图10：具有多个参数变化的控制系统调谐器（已调谐）。

控制系统调谐器调整线性化控制系统的控制器参数。要检查Simulink模型上调整参数的性能，请通过单击更新Simulink模型中的控制器万博1manbetx更新模块上控制系统标签。

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。对于所有三个参数变化，控制器试图以最小的控制努力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。万博1manbetx