基于DSP的全地形车磁流变悬架控制系统的设计与实现

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全地形车凭借其快速、机动和灵活的特征,被广泛的应用于各种作战场合。相比传统被动悬架阻尼参数固定和主动悬架造价昂贵的不足,磁流变悬架因结构简单、阻尼可调、安全可靠、减振效果显著等特点,在全地形车悬架减振应用中得到了更高的关注。在全地形车悬架控制系统中,车身状态信息的准确获取、系统的软硬件实现对控制系统的减振效果有着重要影响。针对悬架控制系统中的这些问题,从以下几个方面开展研究:(1)根据1/4磁流变悬架模型和天棚控制原理建立天棚阻尼模型,通过计算机仿真分析了正弦波激励下的簧载质量加速度衰减情况。针对悬架控制系统高实时性的需求,设计了以TMS320F28335芯片为核心的控制电路,保证传感器信号的获取和系统运行的实时性。(2)针对传感器存在的零漂、高频干扰以及噪声等问题,分析了模拟滤波器以及FIR、IIR、频率域滤波等滤波器的实时性和滤波结果,仿真对比了不同滤波方式下的控制效果,表明频率滤波能够有效的滤除干扰信号和取得更好的控制效果。结合系统需求,提出使用模拟抗混叠滤波器和频率滤波相结合的方法。针对加速度积分、位移微分的过程中,因信号高低频干扰和趋势项的影响,时域的(微)积分易产生较大的误差,提出使用频率微积分结合频率域滤波的方法计算速度信息,得到更加准确的速度信号。(3)使用CCS开发环境完成系统的软件开发,实现了数据采集、处理和控制信号输出等功能。同时针对传统软件开发存在的效率低的问题,使用更加高效的基于模型设计的开发方式,解决了软件开发过程中的算法验证不足、代码质量不高等问题,加快研发速度。(4)使用自主设计的磁流变阻尼器对国产的某款全地形车进行了改装,搭建了试验系统,开展了道路测试,从实验结果可知,系统运行良好,工作稳定,显著降低了驾驶员坐垫处的加速度均方根值,达到预期的目标。
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