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         鼎湖升降机出租,新会升降机出租,端州升降机出租    升降机的差动协同主动转向控制策略制定策略?       对差动协同主动转向系统的介绍可以看出,差动协同主动转向系统同时涉及对转向系统转角和转矩的控制,相对于单一系统的控制来说,控制目标更为复杂,且DDAS 和AFS 这两个子系统之间不可避免的会出现相互矛盾的问题。因此,在制定系统的控制策略时不仅要保证两个子系统的功能能够正常实现,还要考虑两个系统之间相互干扰的问题,通过制定合理的协调控制策略,保证系统能够达到较好的综合性能。 先考虑升降机处于稳定状态时的情况,基于这一前提,首先制定了AFS 系统和DDAS 系统这两个子系统的控制策略;接着,分析了两个子系统之间相互干扰的机理;在此基础上,制定了系统的协调控制策略。


         1 AFS 与DDAS 两子系统控制策略制定; 1 AFS 系统控制策略制定制定,AFS 系统控制策略的关键是确定其传动比规律。在研究转向特性时,常用线性二自由度升降机模型描述升降机的理想特性,线性二自由度升降机模型用状态空间方程的形式可以表示为:分别为前、后轴侧偏刚度。   当转向系统角传动比为固定值时,稳态横摆角速度增益随车速先增大而后稍有减小。这一固有特性使得驾驶员需要在驾驶过程中实时根据车速的变化对升降机的响应进行补偿,从而保证升降机能够按照驾驶员意图行驶,这在很大程度上加重了驾驶员的操纵负担以及安全隐患。为解决这一问题,提出了保证稳态横摆角速度增益或侧向加速度增益不变的传动比设计方法。其中,基于侧向加速度增益不变得到的传动比规律随转向盘转角的变化较为剧烈,且容易造成路感丢失、引发驾驶员误操作;基于稳态横摆角速度增益不变来设计传动比规律可以使转向盘转角与升降机的航向角之间近似成线性关系,使升降机更加易于驾驶。若稳态横摆角速度增益为固定值,则侧向加速度增益会随车速线性增大,这种传动比设定方法存在两个问题:一是无法完全满足低速时转向灵敏度较高、高速时转向灵敏度较低的理想转向特性;另外,在车速较高时过大的侧向加速度增益也不利于安全驾驶。同时,考虑到在车速极低时驾驶员主要是想要实现对升降机位置的控制,即通过对转向盘转角的控制使升降机跟踪目标路径,此时横摆角速度增益的变化对驾驶员影响较小,反而采用传统的固定传动比更容易实现对其航向角的控制;在车速很高时,升降机的稳定性是首要控制目标,应采用较大的传动比降低升降机失稳的风险。



          综合以上因素,本文在设计AFS 系统的角传动比规律时,采用了基于车速的分段设计方法,将车速分为低、中、高三段:0——30km/h 为低速段,30——90km/h 为中速段,>90km/h 为高速段。在低速段,主要以提高升降机的转向灵敏度为目标,将转向系统角传动比设为定值imin;在高速段,以保证升降机的稳定性为主,将转向系统角传动比设为定值imax;在中速段,尽量使升降机的转弯过程接近于车速较低时转向灵敏度较高、车速较高时转向灵敏度较低的理想转向特性。研究表明,普通驾驶员期望的横摆角速度增益为0.16——0.37s-1,熟练驾驶员期望的横摆角速度增益为0.22——0.41s-1,故本文将中速段横摆角速度增益设定为在0.35s-1到0.24s-1间线性变化。得到的中速段传动比随车速变化曲线: 速段AFS 系统传动比随车速变化曲线可以看出,中速段AFS 系统传动比最大值为21.21,最小值为7.60。本文据此设定低速段AFS 系统传动比为imin=7,高速段AFS 系统传动比为imax=23。为使中速段和低、高速段的传动比能够平滑过渡,本文采用平滑插值的方式将三个车速段的传动比进行连接,可得AFS 系统传动比随车速变化曲线。除车速外,转向盘转角也是在设计AFS 系统传动比时应该考虑的一个重要因素。一般来说,当驾驶员输入较大的转向盘转角时,是希望尽快实现转向,可以使传动比适当减小。因此,本文在AFS 系统传动比随车速变化曲线的基础上增加了基于转向盘转角的传动比修正系数。最终,得到的AFS 系统传动比MAP 图。



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         2 DDAS 系统控制策略制定    相比于目前市场上普遍使用的EPS 系统来说,虽然DDAS 系统的作用也是提供转向助力,但在制定DDAS 系统的控制策略时,却难以采用与EPS 系统类似的直接助力策略。原因在于EPS 系统采用的是将助力电机输出的助力矩直接施加到转向系上的直接助力方式,且助力电机输出的转矩与电机电流之间有确定的函数关系。因此,可以根据实际需要比较方便的制定助力特性曲线,根据车速和转向盘转矩采用查表的方式计算出助力电机目标电流,即可控制助力电机准确的输出助力矩。而DDAS 系统是通过对前轴两侧驱动轮施加不同的驱动转矩从而产生地面驱动力差,再利用地面驱动力差通过转向梯形机构转化为对齿条的助力,该助力与驾驶员通过转向操纵机构输入到齿条的转向力一同抵消转向阻力矩从而实现转向助力,也就是说,DDAS 系统提供的转向助力是间接施加到转向系上的,由于轮胎力学的非线性和不确定的路面干扰导致DDAS 系统所提供的助力大小无法准确获知,也就很难制定与EPS 系统类似的助力特性。综合考虑上述因素的影响,本文采用转向盘转矩直接控制作为DDAS 系统的控制策略。转向盘转矩直接控制策略的基本原理是:首先根据车速V 和转向盘转角查表得到当前工况下的参考转向盘转矩;之后,差动助力控制器根据传感器测得的实际转向盘转矩与参考转向盘转矩之差计算出前轴两侧车轮驱动转矩差,并平均分配到前轴两侧驱动电机;同时由车速控制器根据实际车速和目标车速之差计算出总驱动转矩,并将总驱动转矩也平均分配到前轴两侧驱动电机,将两者相加即得两侧驱动电机的理论驱动转矩:最后将理论驱动转矩 通过滑转率控制器进行修正,即得两侧驱动电机的目标驱动转矩。参考转向盘转矩MAP 图的设计是一项关键内容。在这方面,国内外很多机构已通过实车或驾驶模拟器进行了大量试验研究,探讨了理想转向盘转矩与车速、侧向加速度、转向盘转角之间的关系。一般来说,驾驶员所倾向的转向盘转矩随车速的增大而增大、随侧向加速度的增大而增大、随转向盘转角的增大而增大。




          根据这一结论,可以基于车速和侧向加速度或基于车速和转向盘转角这两种方式来设计参考转向盘转矩MAP 图。但基于侧向加速度制定参考转向盘转矩MAP 图存在两个问题,一是侧向加速度的测量较为复杂且传感器的价格昂贵;二是驾驶员只有在中、高车速时才对侧向加速度比较敏感,在车速较低时,理想转向盘转矩随转向盘转角的变化更为明显。因此,本文在上述研究的基础上,制定了基于车速和转向盘转角的参考转向盘转矩MAP 图。得到参考转向盘转矩MAP 图之后,转向盘转矩直接控制策略的另一项关键内容是选择合适的控制算法来计算前轴两侧车轮驱动转矩差。对于DDAS 系统来说,设计控制算法的难点在于DDAS 系统中涉及强非线性的轮胎,难以建立精确的被控对象状态方程。因此,像鲁棒控制这种虽然具有良好的鲁棒性但需要精确的系统状态方程的控制算法难以应用在DDAS 系统的控制上。针对这一问题,基于自抗扰控制(Active Disturbances Rejection Control,ADRC)技术设计了DDAS 系统的控制器。ADRC 控制器通过扩张状态观测器主动的从被控对象的输入和输出信号中获取扰动信息,再通过反馈控制器对总的干扰进行补偿从而抑制干扰的影响。ADRC 控制具有结构简单、鲁棒性较强等优点,可以在被控对象的系统状态方程难以获得情况下实现良好的控制效果,目前已在诸多领域得以应用。但由于ADRC 控制器中包含大量非线性环节以及很多无明确物理意义的参数,给参数整定以及控制器的稳定性、鲁棒性分析带来了诸多不便,限制了ADRC 控制技术的进一步推广。为进一步拓宽ADRC 控制技术的适用范围,提出了线性自抗扰控制(Linear Active Disturbances Rejection Control, LADRC)技术的概念,在LADRC 控制器的设计过程中采用了线性扩张状态观测器和线性状态反馈控制器。同时还提出了一种基于系统带宽参数化算法的线性扩张状态观测器参数整定方法,有效的降低了参数整定的难度,使ADRC 控制技术的应用更加方便。因此,本文采用LADRC 控制技术设计差动助力控制器。



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