Информационни технологии & Интернет

За практическото проектиране на активна система на окачване, един от основните въпроси са неговите изисквания за датчици. Метода може да минимизира изискванията за сензори като се използва наблюдател на състоянието. В последните години някои разработчици са приложили оптимален наблюдател на състоянието базиран на филтъра на Калман към активна система на окачване. Основния въпрос при проектиране на подходящ наблюдател на състоянието за активна система на окачване е как да изберем най-добрия измервателен сигнал за да се постигне добра и точна оценка и междувременно да се осигури и устойчивост на системата.

Преглед на литературата за проектиране на наблюдател.

При проектирането на системата за управление е прието, че всички променливи на състоянието са пригодни за работа в обратна връзка. За нещастие не всички променливи на състоянието са практически годни за обратна връзка. Тогава негодните променливи на състоянието трябва да се изчислят. Изчислението на неизмерваемите променливи на състоянието общо са наречени наблюдател на състоянието или просто наблюдател. Ако наблюдателя на състоянието наблюдава всички променливи на състоянието на системата, той се нарича наблюдател на състоянието от пълен ред. Наблюдател, който изчислява по-малко от n променливи на състоянието, където n е размера на вектора на състоянието се нарича вектор на състоянието с намален ред или наблюдател с редуциран ред. В това изследване са изчислени променливите на състоянието с профилите на пътя.

Приложението на наблюдтеля към системата на активно окачване е предложено от Rajesh Rajamani и J. Karl Hedrick (1995). В тяхното изследване е разработен адаптивен наблюдател за класифициране на нелинейна система. Реалистичния модел на системата на окачване обединява динамиката на използвания хидравличен изпълнителен механизъм. Наблюдателя е използван за адаптиране към сухата функция, която обикновено е представена в главната фаза в хидравличния изпълнителен механизъм и също така може да се използва за адаптиране на натягането на пружината, гъстотата на течността и хидравличния показател на обема. В тяхното изследване е предложен специален адаптивен наблюдател за идентификация на еластичната маса на автомобила.

Taghirad (1995) предлага оптимално проектиране на регулатор и проектиране на оптимален наблюдател за управление на полу автомобилна активна система на окачване. За оптимално проектиране на регулатора са предложени две различни посоки на работа. Работния индекс е показателен и за комфорта на шофиране и за следенето на пътя. Резултатите показват, че оптималния регулатор базиран на наблюдател, когато в работния индекс е включено и ускорението от пътниците, запазва отличен комфорт при шофиране и следене на пътя. В проектирането на наблюдател на състоянието за приложението на четвърт автомобилна активна система на окачване правилния избор на измервателен сигнал е една от важните точки за постигане на доба и точна преценка и междувременно да се осигури устойчивост на системата и също така с минимални изисквания за датчика. Fan Yu (1999) предлага точна преценка заедно с робастна работа на филтъра на Калман за активна система на окачване за превозни средства. В тяхното изследване са сравнени пет различни комбинации от измервани състояния.

Yoshimura (2001) представя система използваща пневматичен изпълнителен механизъм за да генерира силов входен сигнал за управление на активото окачване. Профила на пътя е изчислен с помощта на наблюдател от минимален ред базиран на линейна система трансформирана от точна нелинейна система. Техниката за управление с
плъзгащ режим е използвана като контролна техника. Резултатите показват, че предложената комбинация между регулатор и наблюдател е по-ефективна отколкото LQ- теорията за управление. Друго изследване на Yoshimura (2002) използва VSS наблюдател за активна система на окачване. В това изследване като схема за управление се използва управлението с плъзгащ режим. Активното управление е резултат от сумата на LQ управлението и нелинейното превключващо управление, където LQ управлението се получава като вземем ускорението на каросерията на колата в работния индекс. Силата на активното управление се получава като се използва пневматичен изпълнителен механизъм, а профила на пътя се изчислява с използване на опростен VSS наблюдател. Предложената активна система на окачване подобрява изолирането на вибрациите на каросерията на колата отколкото линейната активна система на окачване базирана на LQ управлението.

Проблема за оценка на състоянието и входа за типовите неустановени системи е разгледан от Martin Corless и Jay Tu (1998). В тяхното изследване смущението е изчислено с помощта на предложения изчислител.

В това изследване завършената формулировка на проектирания наблюдател е на основата на формула на Martin Corless и Jay Tu. Следващата секция ще покаже математичния модел за проектиране на наблюдателя и теоремата за определяне на
устойчивостта.

Фигура 5.1 показва външното смущение, което е генерирано към активната система на окачване. Фигура 5.2 и 5.3 показват изчисленото пътно смущение за система с линейно квадратичен регулатор (LQR) и ПИРПР. Целта на проектирането на активната система на окачване е да се увеличи комфорта на шофиране и следенето на пътя. Има три параметъра, които трябва да се наблюдават при симулацията. Параметрите са отклонението на колелата, ускорението на корпуса и хода на окачването. Фигура 5.4 показва отклонението на колелата при двата регулатора за активната система на окачване. Резултатите показват, че предложения регулатор работи по-добре от линейно квадратичния регулатор (LQR). Фигура 5.5 илюстрира чисто как техниката на ПИРПР с наблюдател на смущения може ефективно да абсорбира вибрациите в превозното средство в сравнение с LQR метода. Ускорението на каросерията в системата с ПИРПР работи по-добре, което гарантира по-добър комфорт при шофиране. Фигура 5.6 показва хода на окачването за двата регулатора за активната система на окачване. Резултатите показват, че активното окачване използващо ПИРПР с наблюдател на смущенията работи по-добре от всички останали. Фигура 5.7 показва, че предложения регулатор с наблюдател на смущенията е в състояние да води траекторията на състоянието на системата върху плъзгащата повърхност и да продължи и след това. Управляващия сигнал от предложения регулатор е показан на фугура 5.8. Това показва, че ПИРПР с наблюдател на смущенията е способен да преодолее външните смущения в зависимост от профила на пътя. По тази причина можем да направим заключение, че активната система на окачване с ПИРПР с наблюдател на смущения подобрява комфорта на пътуване докато подържа характеристиките по следенето на пътя в сравнение с LQR метода.

В следващата секция работата на ПИРПР с наблюдател на смущения е оценена при различен път, вариране на плъзгащия коефициент ρ, вариране на положителния скалар за параметъра на наблюдателя и вариации в параметъра С. 5.1.2.Въздействие върху работата на окачването при различни профили на пътя.
В този раздел работата на четвърт автомобилната система на активно окачване е оценена при различни профили напътя между предложения регулатор и LQR регулатора. Пътния профил 1 (RP1) съответства на смущение при сблъсък с 10 см препятствие, а пътен профил 2 (RP2) представлява двойно смущение при сблъсък с 10 см височина. То показва, че ПИРПР с наблюдател на смущения и предложения наблюдател е по-робастен да преодолява и работи по-
добре от LQR регулатора.

Влияние на параметрите върху работата на окачването. В този раздел се разглежда ефекта от константата ρ (плъзгащия коефициент) в пропорционално интегралното управление с плъзгащ режим. Достигнатото състояние на ПИ регулатора с плъзгащ режим е предизвикано от промените в коефициента на плъзгане. Достигнатото режимно състояние е удовлетворено ако коефициента на плъзгане ρ >0 и не е удовлетворено ако ρ < 0. В симулацията са разгледани следните стойности на коефициента на плъзгане:

• случай 1: ρ = 100000 (удовлетворява желания режим);
• случай 2: ρ = -100000 (не удовлетворява желания режим);

Фигури 5.21 ÷ 5.26 илюстрират ефекто от промените в коефициента на плъзгане върху ускорението на корпуса, хода на окачването и отклонението на колелата. Резултатите показват, че желания режим се постига при положителен коефициент на плъзгане.

В този раздел е изследвана работата на предложения наблюдател и ПИРПР с наблюдател на смущение. Показано е, че работата на ПИРПР с наблюдател на смущение подобрява комфорта на шофиране и следенето на пътя на четвърт автомобилната активна система на окачване в сравнение с LQR техниката с наблюдател на смущение. Пропорционално интегралното управление с плъзгащ режим и наблюдател на смущенията е робастен към различни типове смущения. Освен това проблема с тракането е преодолян чрез използване на функция с продължително превключване и граничен слой, който може да се настрои при вариации на плъзгащия коефициент в регулатора. В заключение неустановеното състояние присъщо на динамиката на системата се преодолява от предложения ПИРПР с наблюдател на смущения. Резултатите показват, че предложения регулатор е ефективен при управлението на активно окачване.

Заключения и предложения.

Стратегията за пропорционално интегрално управление с плъзгащ режим с проектиране на наблюдател е успешно изпълнено за активната система на окачване. Резултатите чисто показват, че схемата с пропорционално интегралното управление с плъзгащ режим е робастна в компенсирането на смущенията в системата. В симулационното изследване беше демонстрирано, че ПИРПР с наблюдател на смущения дава по-добра работа отколкото LQR регулатора. Способността да абсорбира смущенията за ПИРПР е по-добра отколкото LQR регулатора. Това показва, че ПИРПР наблюдателя може да подобри комфорта при шофиране и следенето на пътя от системата. Изчисленията работят правилно в изчисляване на състоянието и смущението. Профила на пътя е изчислен като е използван наблюдател с добро съотношение между точните и изчислените стойности. Използвайки теорията за устойчивост на Ляпунов е показано, че изчисленията уверяват в това, че неустановената и несигурна система накрая е ограничено стабилна.

Предложения за бъдеща работа. Няколко бъдещи разработки могат да се обсъдят като разширение на представеното изследване. Те са:

• константите в матрицата С са определени на принципа на проба и грешка. Следователно това подсказва, че тези матрици могат да се настроят и с друга техника;
• положителния скалар в проектирането на наблюдателя е определен на проба и грешка. Следователно положителния скалар може да се настрои с друга техника.

Сходни статии:

1. Стратегии за управление на активна система на окачване Целта на активната система на окачване е да подобри работата на системата на окачване чрез директно управлеие на силите на окачване за да ги съгласува с работните характерисики. Има различни...
2. Четвърт автомобилна активна система на окачване Проектиране на пропорционално-интегрално управление с плъзгащ режим за четвърт автомобилна активна система на окачване. В последните години са представени различни предложения за решение на проблема с проектиране на робастно управление...
3. Проектиране на наблюдател на система за активно окачване Система на окачване. За да може да се реализира добра система на окачване трябва да се разгледат характеристиките комфорт на шофиране и следенето на пътя. В идеалния случай окачването трябва...
4. Проектиране и разработка на Web системи и приложения Проектиране на системата Основни стъпки в проектирането Проектирането е ключов момент в разработването на всяка една система и проект като цяло. На този етап от цялостният проект трябва да се...
5. Основни компоненти на информационна система Данни, информация, знание: състои се от данни и информация, които са организирани и обработени така че да се отрази опита, експертизата, обучението натрупани при реализирането на определени задачи, знаниeто е...