一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法，本发明专利技术在原有FxLMS数据处理方法的基础上，提出了拓展的次级通道的设计。该拓展的次级通道不仅包含传统次级通道的从输入电压到传递力的传递路径，还包含了传感器、控制器内的电子路径以及从传递力到加速度的传递路径，该拓展次级通道采用试验的方法进行辨识，最终以FIR滤波器或幅值与相位响应数表的形式嵌入控制方法模型中。与现有技术相比，本发明专利技术具有辨识方法简单、便捷，能极大的提高基于FxLMS数据处理方法的控制方法的鲁棒性能和跟随性能，避免FxLMS数据处理方法发散等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法
本专利技术涉及汽车发动机隔振领域，尤其是涉及一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法。
技术介绍
内燃机的结构形式，主要是以曲柄连杆机构组成的以往复运动为特点的热动力机。虽然根据相似的工作原理，在结构上还发展有回转式、凸轮盘式等，但当前主要应用的仍然是曲柄连杆机构，其工作特点是间歇性的周期性循环，这使得内燃机中的零部件承受着周期性变动力的作用。内燃机发生各类振动现象的激励，主要来自气缸内的气体压力，以及由于主运动机构的运动而产生的惯性力。传统上的液压悬置和橡胶悬置无法从根本上抑制发动机的振动问题，主动悬置作为一种新型的主动隔振方法，能够大幅度抑制发动机的振动问题，现有的用于汽车发动机隔振领域的控制方法如专利CN201610219655.7，但该方法存在控制效果不佳，相位误差和幅值误差大的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法，旨在提升传统FxLMS控制方法的控制效果，通过拓展次级通道的方式，减小次级通道估计模型的相位误差以及幅值误差，提升控制效果。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法，该控制方法采用拓展次级通道作为次级通道估计模型，该拓展次级通道包括用于作为传统次级通道的从输入电压到传递力的传递路径、用于调节电压信号的电子路径以及从悬置传递力到被动端加速度的传递路径，该拓展次级通道经辨识后嵌入主动悬置控制方法的控制模型中。优选地，所述的拓展次级通道具体采用试验的方法进行辨识。优选地，所述的电子路径为包含有传感器和主动悬置控制器的电子路径。优选地，所述的拓展次级通道经辨识后以FIR滤波器的形式嵌入主动悬置控制方法的控制模型中。优选地，所述的拓展次级通道经辨识后以幅值与相位响应数表的形式嵌入主动悬置控制方法的控制模型中。优选地，所述的辨识的过程包括以下步骤：步骤1：使用控制器对主动悬置内作动器进行激励；步骤2：记录激励的电压以及主动悬置被动端的加速度信号；步骤3：由记录的电压以及加速度信号得出传递函数，即拓展次级通道的传递函数；步骤4：将辨识出的拓展次级通道以FIR滤波器或幅值与相位响应数表的形式嵌入到控制模型中。优选地，所述步骤1中的激励为随机激励或扫频激励。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)控制精确度高，本专利技术方法能够避免FxLMS数据处理方法次级通道辨识误差带来的控制性能变差的问题，本控制方法中拓展次级通道的辨识方法简单、便捷，能极大的提高FxLMS控制方法的鲁棒性能和跟随性能，避免算法发散。(2)适用性广，本专利技术方法将传统控制算法中的次级通道估计模型进行了拓展，拓展的次级通道模型不仅包含传统次级通道的从输入电压到传递力的传递路径，还包含了传感器、控制器内的电子路径以及从悬置传递力到被动端加速度的传递路径，适用范围大。附图说明图1为本专利技术的整体方法流程示意图；图2为本专利技术控制方法过程中的试验辨识过程示意图；图3为FxLMS控制方法中传统次级通道传递函数变化示意图，其中，图3(a)为传统次级通道传递函数的动刚度变化示意图，图3(b)为传统次级通道传递函数的相位变化示意图；图4为本专利技术中的拓展次级通道传递函数变化示意图，其中，图4(a)为拓展次级通道传递函数的幅值变化示意图，图4(b)为拓展次级通道传递函数的相位变化示意图；图5为本专利技术基于拓展次级通道的FxLMS控制方法效果图；图6为FxLMS数据处理方法学习率的取值范围随次级通道估计误差的变化示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。实施例FxLMS控制方法是一种广泛用于主动隔振的控制方法，该方法中包含的次级通道估计模型对整个控制方法的收敛性能至关重要，次级通道估计的幅值和相位误差对FxLMS控制方法学习率的影响如图6所示，从图6中可以看出，当相位误差达到90°的时候，控制方法将不可避免的发散，这会极大的影响主动悬置的隔振效果，然而，传统的次级通道中仅考虑了从输入作动器电压到悬置被动端传递力的传递路径，在实际应用中，由于悬置安装点位置紧凑而力传感器需安装在悬置的轴向位置，故主机厂大多使用加速度传感器来替代力传感器。于是，从悬置被动端传递力到悬置被动端加速度的传递路径，以及作动器电机控制器和主动悬置控制器内的电子路径，会引入幅值与相位误差。本专利技术通过对次级通道的概念进行拓展，将传统的次级通道模型和传感器、控制器内的电子路径以及从悬置传递力到被动端加速度的传递路径进行整合，得到了拓展的次级通道模型。如图1所示为本专利技术的整体方法流程示意图，该控制方法采用拓展次级通道作为次级通道估计模型，该拓展次级通道包括用于作为传统次级通道的从输入电压到传递力的传递路径、用于调节电压信号的电子路径以及从悬置传递力到被动端加速度的传递路径，该拓展次级通道经辨识后嵌入主动悬置控制方法的控制模型中，本实施例中，电子路径为包含有传感器和主动悬置控制器的电子路径，拓展次级通道经辨识后以FIR滤波器或幅值与相位响应数表的形式嵌入控制模型中。由于拓展的次级通道模型带有电子通道、加速度导纳通道等，难以用数学模型的方式描述，需要采用试验的方法加以辨识，如图2所示，在辨识过程中，不需要额外的数据采集器以及传感器，辨识的过程主要包括：(1)使用控制器对主动悬置内作动器进行扫频激励或随机激励；(2)记录激励的电压以及主动悬置被动端的加速度信号；(3)由记录的电压以及加速度信号得出传递函数，即拓展次级通道的传递函数；(4)将辨识出的拓展次级通道以FIR滤波器或幅值与相位响应数表的形式嵌入到控制模型中，最后，在试验中使用新型的FxLMS控制方法进行隔振控制，验证控制效果，具体如图5所示。本实施例中，拓展次级通道传递函数与传统次级通道传递函数的效果对比示意图如图3(a)、图3(b)、图4(a)和图4(b)所示。图中中英文意思参照如下：Enginevibration：发动机振动。Primarypath：主通道。Secondarypath：次级通道。Referencesignal：参考信号。Secondarypathestimation：次级通道估计模型。LMS：LMS自适应滤波器。Inputvoltage：输入电压。Outputacceleration：输出加速度。Recording：记录。AEM：主动悬置。Dynamicstiffness：动刚度。Phase：相位。acc：加速度。SDyn(n)：传统次级通道传递函数。Extendedsecondarypathfunction：拓展次级通道传递函数。Magnitude：幅值。Ferqucency：频率。μ：学习率。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法，其特征在于，该控制方法采用拓展次级通道作为次级通道估计模型，该拓展次级通道包括用于作为传统次级通道的从输入电压到传递力的传递路径、用于调节电压信号的电子路径以及从悬置传递力到被动端加速度的传递路径，该拓展次级通道经辨识后嵌入主动悬置控制方法的控制模型中。

【技术特征摘要】
1.一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法，其特征在于，该控制方法采用拓展次级通道作为次级通道估计模型，该拓展次级通道包括用于作为传统次级通道的从输入电压到传递力的传递路径、用于调节电压信号的电子路径以及从悬置传递力到被动端加速度的传递路径，该拓展次级通道经辨识后嵌入主动悬置控制方法的控制模型中。2.根据权利要求1所述的一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法，其特征在于，所述的拓展次级通道具体采用试验的方法进行辨识。3.根据权利要求1所述的一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法，其特征在于，所述的电子路径为包含有传感器和主动悬置控制器的电子路径。4.根据权利要求1所述的一种基于拓展次级通道的FxLMS主动悬置控制方法，其特征在于，所述的拓展次级通道经辨识后以FIR滤波器的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭荣，陈浩，周子巍，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31