【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车辆振动测试，具体涉及一种道路模拟系统的多点协同控制方法。
技术介绍
1、在交通工程领域中，道路模拟系统的多点协同控制方法是一个重要且持续发展的技术。由于在真实道路上测试存在一定风险且测试成本高，故室内道路模拟试验因其试验安高全好、重复性好、节约路试成本、缩短试验周期等优势被广泛应用于各种车辆的研发领域。
2、在传统的道路模拟系统中，加载激励的控制主要依赖于单点或局部的控制策略。这种方式虽然能够在一定程度上模拟道路的实际状况，但由于缺乏多点之间的协同控制，往往难以准确模拟道路系统中真实路况中的多种激励源对车辆的共同影响，导致加载激励精度不高等问题。因此，随着技术的不断发展，对道路模拟系统的加载激励控制提出了更高的要求。因此，亟需研发道路模拟系统的多点激励源协同控制技术，以满足对车辆振动测试的需求。多点协同加载激励控制方法逐渐成为道路模拟系统领域的研究热点，该方法通过集成多个加载激励设备，实现多点之间的协同控制，以更准确地模拟道路系统中的复杂加载条件。这种方法不仅能够提高道路模拟的精度和效率，还能够为道路设计、车辆测试等领域提供更加真实、可靠的数据支持。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种道路模拟系统的多点协同控制方法，其包括以下步骤：
2、s1，通过信号发生器生成参考信号；
3、信号发生器将自由度加速度参考信号转化为自由度位置信号，生成后的自由度位置信号包括正弦信号、路面不平度信号或随机信号；
4、s2，设计补偿控制器
5、补偿控制器采用前馈逆补偿控策略，即利用加速度闭环系统的逆模型对输入参考加速度指令进行修正，然后将修正的加速度命令作为新的参考信号输入到控制系统中去，包括以下步骤：
6、s2-1，建立带控制量的加速度闭环系统模型，模型为
7、；
8、其中：u(k)为系统输入激励信号，y(k)为系统输出信号，v(k)为随机扰动信号，d为纯时延，z-1为后移算子；a(z-1)、b(z-1)和c(z-1)为包含后移算子的多项式，可表示成如下形式：
9、；
10、其中：na、nb和nc为系统待定阶次；
11、s2-2，对加速度闭环系统模型进行辨识，利用参考信号发生器生成随机路面不平度信号，定义待估计向量及数据向量为
12、；
13、其中：；
14、基于rels递推算法，待估计向量的估计公式表示为
15、；
16、其中：k表示第k时刻，i为单位矩阵，p(k)为协方差矩阵，k(k)为增益向量；
17、s2-3，设计加速度前馈逆模型
18、根据步骤s2-1和s2-2得到加速度闭环系统模型，假设其传递函数为，表示成如下形式
19、；
20、其中：为辨识得到的包含所有稳定零点的分子多项式，为辨识得到的包含所有不稳定零点的分子多项式，为辨识得到的分母多项式;令多项式为，其中：l为不稳定零点多项式的阶次，则加速度系统逆模型表示为
21、；
22、其中：zq为增加的延时环节用以保持设计逆模型的因果性，即保证分母的阶次不小于分子的阶次；为的对偶形式，其所有的零点与的零点成倒数关系，其表达式为；
23、s3，设计滤波器；
24、滤波器为陷波滤波器，其传递函数为
25、
26、其中，为调节陷波滤波器的中心频率的参数；为调节陷波滤波器的宽度的参数；为调节陷波滤波器的深度的参数；为调节陷波滤波器低频处的幅值的参数；为调节陷波滤波器高频处的幅值的参数；为调节陷波滤波器的深度的参数，作用与相反；
27、s4，设计三状态前馈控制器；
28、三状态前馈控制器采用的控制策略为位移前馈控制、速度前馈控制和加速度前馈控制，三状态前馈控制器满足如下条件
29、；
30、三状态前馈控制器参数为
31、；
32、s5，设计三状态反馈控制器；
33、三状态反馈控制器采用的控制策略是以位置反馈控制和加速度反馈控制相结合的基础上引入速度反馈控制，其分解成两种情况：
34、1）当参考信号频率较低时，以位移反馈控制为主，加速度反馈控制为辅；如果系统控制效果已能达到控制精度，则不引入速度反馈控制；反之则介入；
35、2）当参考信号频率较高时，以加速度反馈控制为主，位移反馈控制为辅；如果系统控制效果已能达到控制精度，则不引入速度反馈控制；反之则介入；
36、s6，设计压力镇定器；
37、压力镇定控制器用于消弱各个激振器之间的内力，其控制策略是取各激振器的压差为反馈量，计算各激振器的内力，再将每个激振器的内力值取反后按一定比例加到各自的控制回路中；
38、s7，激振器输出位移和加速度信号。
39、作为优选方案，所述三状态反馈控制器所采用的速度反馈控制介入的准则表达式为
40、；
41、式中，error为激振器输出误差；为第j个激振器在i时刻的输出位移；为第j个激振器在i时刻参考的输出位移；kk为总得激振器个数；nn为观测的输出位移时间序列长度；为允许的控制误差。
42、作为优选方案，所述三状态反馈控制器所采用的速度反馈控制中，速度合成采取的方式为：
43、1）当系统处于低频段采用位移求导合成方式；
44、2）当系统处于高频段时采用加速度积分合成方式；
45、速度合成时首先将采集的位移及加速度信号分别通过求导及积分运算，然后将运算结果分别经由低通和高通滤波器合成得到所需的速度反馈信号。
46、作为优选方案，所述三状态反馈控制器的位移、速度和加速度反馈控制参数值选取规则如下：
47、
48、其中：为位置控制系统期望的频宽，为期望的液压系统固有频率，为期望的液压系统阻尼比，为液压系统固有角频率，为液压阻尼比，为系统增益系数。
49、作为优选方案，所述压力镇定控制器的操作过程包括：
50、第一组激振阵列z1中各液压激振器出力为p’z11、p’z12、p’z13、p’z14，其中，由于耦合造成的内力大小分别为pz11、pz12、pz13、pz14，可得内力为：
51、；
52、由各作动器间的几何关系可得各液压激振器出力与垂直方向平均力的差值为
53、；
54、则，引入的控制量为
55、；
56、其中，kz11、kz12、kz13、kz14为各液压激振器的压力增益。
57、与现有技术相比，本专利技术的优越性体现在：提供在道路模拟测试过程中的多点激励源协同控制方案，令测试振动台可利用各个激励源所对应的动作器产生相匹配的动作，从而更为真实地反映真实环境中的多种激励源对车辆的共同影响，满中各类型车辆测试的需求。...
【技术保护点】
1.一种道路模拟系统的多点协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的道路模拟系统的多点协同控制方法，其特征在于：所述三状态反馈控制器所采用的速度反馈控制介入的准则表达式为
3.根据权利要求2所述的道路模拟系统的多点协同控制方法，其特征在于：所述三状态反馈控制器所采用的速度反馈控制中，速度合成采取的方式为：
4.根据权利要求3所述的道路模拟系统的多点协同控制方法，其特征在于：所述三状态反馈控制器的位移、速度和加速度反馈控制参数值选取规则如下：
5.根据权利要求1所述的道路模拟系统的多点协同控制方法，其特征在于：所述压力镇定控制器的操作过程包括：
【技术特征摘要】
1.一种道路模拟系统的多点协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的道路模拟系统的多点协同控制方法，其特征在于：所述三状态反馈控制器所采用的速度反馈控制介入的准则表达式为
3.根据权利要求2所述的道路模拟系统的多点协同控制方法，其特征在于：所述三状态反馈控制器所...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴巨川，凌启辉，郭勇，杨书仪，陈哲吾，胥小强，李洪周，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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