第 6 章 纵向动力学控制系统
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自动控制原理第六章控制系统的校正控制系统的校正是为了保证系统的输出能够准确地跟随参考信号变化而进行的。
它是控制系统运行稳定、可靠的基础,也是实现系统优化性能的重要步骤。
本章主要讨论控制系统的校正方法和常见的校正技术。
一、校正方法1.引导校正:引导校正是通过给系统输入一系列特定的信号,观察系统的输出响应,从而确定系统的参数。
最常用的引导校正方法是阶跃响应法和频率扫描法。
阶跃响应法:即给系统输入一个阶跃信号,观察系统输出的响应曲线。
通过观察输出曲线的形状和响应时间,可以确定系统的参数,如增益、时间常数等。
频率扫描法:即给系统输入一个频率不断变化的信号,观察系统的频率响应曲线。
通过观察响应曲线的峰值、带宽等参数,可以确定系统的参数,如增益、阻尼比等。
2.通用校正:通用校正是利用已知的校准装置,通过对系统进行全面的测试和调整,使系统能够输出符合要求的信号。
通用校正的步骤通常包括系统的全面测试、参数的调整和校准装置的校准。
二、校正技术1.PID控制器的校正PID控制器是最常用的控制器之一,它由比例、积分和微分三个部分组成。
PID控制器的校正主要包括参数的选择和调整。
参数选择:比例参数决定控制系统的响应速度和稳定性,积分参数决定系统对稳态误差的响应能力,微分参数决定系统对突变干扰的响应能力。
选择合适的参数可以使系统具有较好的稳定性和性能。
参数调整:通过参数调整,可以进一步改善系统的性能。
常见的参数调整方法有经验法、试错法和优化算法等。
2.校正装置的使用校正装置是进行控制系统校正的重要工具,常见的校正装置有标准电压源、标准电阻箱、标准电流源等。
标准电压源:用于产生已知精度的参考电压,可以用来校正控制系统的电压测量装置。
标准电阻箱:用于产生已知精度的电阻,可以用来校正控制系统的电流测量装置。
标准电流源:用于产生已知精度的电流,可以用来校正控制系统的电流测量装置。
校正装置的使用可以提高系统的测量精度和控制精度,保证系统的稳定性和可靠性。
第六章纵向动力学控制系统由于车辆纵向动力学研究车辆在加速或制动过程中的动力学特性,因而本章将对主要影响纵向动力学特性的底盘控制系统,即防抱死制动系统(ABS)和驱动力控制系统(TCS)进行介绍。
此外,考虑到现代车辆底盘控制系统中纵向动力学和侧向动力学的日渐融合,本章还将介绍和分析以各车轮纵向力控制来改善车辆高速转弯稳定性的车辆稳定性控制系统(VSC)。
有关侧向动力学的内容可参见第三篇。
§6-1 防抱死制动控制一、概述防抱死制动系统(ABS)可通过调节车轮制动压力保证制动过程中的最佳滑移率,以在获得良好侧向力的同时获得较高的制动强度。
由于路面条件、轮胎结构和轮胎侧偏角都显著影响着可获得的轮胎力,因此ABS应具有自调节的能力,以适应各种不同条件。
下面分别对ABS控制目标、控制过程、控制策略及应用实例给予介绍。
二、控制目标由制动力与滑移率关系曲线可知,制动力通常在滑移率为某一特定值附近达到最大值,因而将该滑移率值认为是最佳滑移率,并作为ABS的控制目标。
但由于车轮的滑移率通常不易直接测得,因此必须采用其他参数作为ABS的控制目标参数。
三、控制过程理论上讲,ABS控制车轮角减速度的周期过程基本都相同,即:调整驾驶员施加的过高制动压力,将车轮角减速度控制在要求的上下限之间。
但不同类型的ABS保证最佳制动效果和抵抗外界干扰的具体方法却不尽相同。
下面以一典型的ABS为例,结合图6-4分析说明ABS在一个循环周期不同时间段内的控制过程。
第1段首先,由于驾驶员的作用使制动器管路压力增加,车轮线速度变化比车速变化更快。
第2段若车轮角加速度达到或小于某一门限值大,制动压力保持在当前值不变。
第3段若车轮转速小于滑移率门限值乩。
对应的值时,减小制动压力。
第4段若车轮角加速度再次达到门限值时,重新进入保压状态。
第5段尽管此时制动压力保持稳定,但车轮因惯性作用会进一步加速转动。
若车轮角加速度越过门限值(+A),则再次升高制动压力。