主動懸架控制系統 AS
Active Suspension
      主動懸架控制系統AS是一個小型的1/4汽車懸掛系統模型,適用于主動控制原理相關實驗,使學生及相關人員掌握并了解當今汽車工業中懸掛系統的先進技術。
  • 懸掛系統數學模型 
  • 開環系統狀態空間描述及性能分析
  • MIMO系統的傳遞函數
  • LQR調節器設計
  • 基于LQR狀態反饋控制器的仿真與實現,個及閉環系統的性能分析
  • 懸掛系統對于路面干擾的研究
    此外本主動懸架控制系統實驗裝置還可以用于如振動控制,神經網絡控制等領域的研究。
                                                                                                                         
工作原理
       本實驗裝置由三個質量板(塊)組成,每塊板都可以沿著垂直的不銹鋼軸上下運動,板與板中間通過彈簧支撐。最上面藍色的板塊模擬懸掛上面的車體,也就是簧載質量。中間紅色板塊模擬汽車的一個輪胎,即簧下質量。最下面的銀色板塊的上下運動用于模擬路面起伏。
       最上面的板塊與一個直流電機通過絞盤相連,電機可以用于模擬懸掛系統對于路面引起的車身運動的動態補償。下面的板塊由大功率直流電機通過絲杠和皮帶驅動,用于模擬不同的路面譜。
    
通過本裝置試驗,可以了解如下:
  • 平穩度 - 由乘客從車身運動感覺到。在此可由安裝于上板塊的加速度計或者編碼器來測得。
  • 懸掛運動 - 指車身和輪胎之間的相對位移,是受限的運動。可以通過安裝在絞盤上的編碼器來測得。
  • 路面操縱 - 與路面和輪胎之間的接觸力相關,通過輪胎形變來測得。輪胎的形變在這里由輪胎和路面之間的相對位移表示,可通過編碼器測得。 
 
實驗課程
  • 二階質量-彈簧-阻尼器系統分析
  • 動態模型推導
  • 系統狀態空間方程
  • 系統傳遞函數模型
  • 閉環狀態反饋系統分析
  • 開環、閉環系統的時域、頻域分析
  • 基于LQR的狀態反饋控制設計
  • 觀測器系統設計
 
系統特點:
  • 不同顏色的板塊分別代表車身,輪胎和路面
  • 三個高精度編碼器分別測量上下板的位移以及懸架位移量。
  • 板塊質量和彈簧剛度可調
  • 上板塊上的加速度計測量車身加速度
  • 加速度計測量作為感覺輸入
  • 皮帶傳輸輸出來模擬路面
  • 限位開關及保護電路保護
  • 耐用可靠的機械部件
  • 開放性結構設計
 
技術指標  
尺寸 (W x L x H)
30.5 cm x 30.5 cm x 61 cm
總質量
15 kg
運動范圍
± 22 mm (路), ±19 mm (輪胎), ± 25.4 mm (車身)
位置測量精度
0.002 mm/count (路),0.005 mm/count (輪胎),0.009 mm (車身)
剛度系數
0.4 - 2 N/mm可調
激勵頻率
最大15 Hz
共振頻率
可配置到2 - 6 Hz
加速度計精度
9.81 m/Vs2
 
系統配置
Simulink?用戶
LabVIEW?用戶
含2塊Quanser Q1-cRIO模塊的NI CompactRIO制器
AMPAQ-L2或AMPAQ-L4電流型功放
AMPAQ-L2或AMPAQ-L4電流型功放
QUARC實時控制軟件
Quanser RCP Tollkit時控制工具包