主动悬架控制系统 AS
Active Suspension
      主动悬架控制系统AS是一个小型的1/4汽车悬挂系统模型,适用于主动控制原理相关实验,使学生及相关人员掌握并了解当今汽车工业中悬挂系统的先进技术。
  • 悬挂系统数学模型 
  • 开环系统状态空间描述及性能分析
  • MIMO系统的传递函数
  • LQR调节器设计
  • 基于LQR状态反馈控制器的仿真与实现,个及闭环系统的性能分析
  • 悬挂系统对于路面干扰的研究
    此外本主动悬架控制系统实验装置还可以用于如振动控制,神经网络控制等领域的研究。
                                                                                                                         
工作原理
       本实验装置由三个质量板(块)组成,每块板都可以沿着垂直的不锈钢轴上下运动,板与板中间通过弹簧支撑。最上面蓝色的板块模拟悬挂上面的车体,也就是簧载质量。中间红色板块模拟汽车的一个轮胎,即簧下质量。最下面的银色板块的上下运动用于模拟路面起伏。
       最上面的板块与一个直流电机通过绞盘相连,电机可以用于模拟悬挂系统对于路面引起的车身运动的动态补偿。下面的板块由大功率直流电机通过丝杠和皮带驱动,用于模拟不同的路面谱。
    
通过本装置试验,可以了解如下:
  • 平稳度 - 由乘客从车身运动感觉到。在此可由安装于上板块的加速度计或者编码器来测得。
  • 悬挂运动 - 指车身和轮胎之间的相对位移,是受限的运动。可以通过安装在绞盘上的编码器来测得。
  • 路面操纵 - 与路面和轮胎之间的接触力相关,通过轮胎形变来测得。轮胎的形变在这里由轮胎和路面之间的相对位移表示,可通过编码器测得。 
 
实验课程
  • 二阶质量-弹簧-阻尼器系统分析
  • 动态模型推导
  • 系统状态空间方程
  • 系统传递函数模型
  • 闭环状态反馈系统分析
  • 开环、闭环系统的时域、频域分析
  • 基于LQR的状态反馈控制设计
  • 观测器系统设计
 
系统特点:
  • 不同颜色的板块分别代表车身,轮胎和路面
  • 三个高精度编码器分别测量上下板的位移以及悬架位移量。
  • 板块质量和弹簧刚度可调
  • 上板块上的加速度计测量车身加速度
  • 加速度计测量作为感觉输入
  • 皮带传输输出来模拟路面
  • 限位开关及保护电路保护
  • 耐用可靠的机械部件
  • 开放性结构设计
 
技术指标  
尺寸 (W x L x H)
30.5 cm x 30.5 cm x 61 cm
总质量
15 kg
运动范围
± 22 mm (路), ±19 mm (轮胎), ± 25.4 mm (车身)
位置测量精度
0.002 mm/count (路),0.005 mm/count (轮胎),0.009 mm (车身)
刚度系数
0.4 - 2 N/mm可调
激励频率
最大15 Hz
共振频率
可配置到2 - 6 Hz
加速度计精度
9.81 m/Vs²
 
系统配置
Simulink®用户
LabVIEW™用户
含2块Quanser Q1-cRIO模块的NI CompactRIO制器
AMPAQ-L2或AMPAQ-L4电流型功放
AMPAQ-L2或AMPAQ-L4电流型功放
QUARC实时控制软件
Quanser RCP Tollkit时控制工具包