機(jī)械-間隙估算(參考版)
2025-07-01 01:04本頁(yè)面
【正文】 18 / 18。致謝作者在此感謝沃爾沃公司為實(shí)驗(yàn)所提供的所有設(shè)備和幫助。令人鼓舞的是間隙狀態(tài)和尺寸的估算結(jié)果，下一步自然地就是在閉環(huán)控制中納入反向間隙補(bǔ)償。通過結(jié)合狀態(tài)估算所用的模型和尺寸估算器，便形成了狀態(tài)和尺寸估算器。這個(gè)缺陷似乎并沒有影響到估算性能，而且似乎能在高速齒輪和高速狀態(tài)施展更重要的表現(xiàn)。初步試驗(yàn)表明適用到更加復(fù)雜的傳動(dòng)系后該估算器仍然運(yùn)轉(zhuǎn)良好，彈性引擎懸置在估算是被考慮，“有效的”間隙。該模型表明間隙是一個(gè)單一的，集成的間隙參數(shù)，但現(xiàn)實(shí)中，間隙可能存在于多個(gè)位置。如引言中介紹其他的案例存在有限的結(jié)果，但仍然缺少全面的結(jié)果。對(duì)于穩(wěn)定的分析切換系統(tǒng)有很豐富的文獻(xiàn)（如見【26】和【27】），但是切換式觀察器相關(guān)文獻(xiàn)卻很少。盡管模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果很不錯(cuò)，仍然很難評(píng)估估算器的分析方法。只用了標(biāo)準(zhǔn)型的傳感器，還用了能夠獲得的引擎控制信號(hào)。尺寸估算對(duì)模型誤差的靜態(tài)參數(shù)最為敏感，尤其是軸的穩(wěn)定性。這個(gè)估算比尺寸估算有更高的測(cè)量范圍，而且如果使用基于事件的卡爾曼濾波器作為預(yù)過濾器的位置測(cè)量信號(hào)測(cè)量范圍會(huì)繼續(xù)增加。估算是基于卡爾曼濾波器基礎(chǔ)上的。注意，切換規(guī)則仍然是基于控制信號(hào)的，但是這里用實(shí)的引擎的轉(zhuǎn)矩來證明。被測(cè)得的間隙的尺寸應(yīng)該和手動(dòng)測(cè)得的數(shù)值相對(duì)比，如前所述α≈。對(duì)三個(gè)不同的測(cè)量序列，間隙尺寸α的值被測(cè)為“。由于估算器需要一系列的間隙數(shù)據(jù)來進(jìn)行估算，33s內(nèi)的同樣的測(cè)算序列重復(fù)運(yùn)行了六次。C． 尺寸估算結(jié)果第四部分的尺寸估算是用來描述前面的測(cè)量數(shù)據(jù)的反彈大小的。因?yàn)闆]有可獲得的真實(shí)數(shù)據(jù)，下列估算值用來比較：1θb,true=min(α,max?(α,θd,true)) (67)也就是說，軸的整體位移是由間隙尺寸的（最終）估算值所確定的。B． 狀態(tài)估算結(jié)果第三部分的狀態(tài)估算器被用來處理測(cè)量數(shù)據(jù)，軸的整體位移測(cè)量如圖十一所示。為了模擬低質(zhì)量的測(cè)量，隨機(jī)誤差，模擬傳感器缺齒位置，被加入到測(cè)量信號(hào)中。除了量化誤差，無噪音和其他干擾可以顯現(xiàn)出來。如果只有脈沖從車輪傳感器傳來時(shí)θd才被繪制，這樣得到的信號(hào)圖看起來很不錯(cuò)，如圖10所示。作為手動(dòng)測(cè)算間隙大小的一個(gè)方法，驅(qū)動(dòng)輪之一被提離地面，用手來旋轉(zhuǎn)。標(biāo)準(zhǔn)的分流和洗牌補(bǔ)償被打開或關(guān)閉。汽車的配置如前所述，用來進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。車輪傳感器有48個(gè)齒，沒有缺齒。引擎?zhèn)鞲衅饔忻哭D(zhuǎn)58個(gè)齒和一個(gè)去了兩個(gè)齒的缺口。與ECS數(shù)據(jù)相平行的，取樣示波器連接到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，并在驅(qū)動(dòng)車輪上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器。該車配備了發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)（ECS）的開發(fā)版本，以便收集數(shù)據(jù)。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證車可以用傳感器來估算，并且來驗(yàn)證估算值的質(zhì)量。這是理所當(dāng)然的，因?yàn)檫@兩個(gè)量并不影響模型的靜態(tài)屬性，如間隙尺寸。通過估算軸在接觸模式的穩(wěn)定性，可以提高尺寸間隙的測(cè)量效果。在圖九中，估算測(cè)得間隙尺寸大概增長(zhǎng)10%。當(dāng)軸移動(dòng)到被擋到的狀態(tài)來保證穩(wěn)定的接觸時(shí)，估算會(huì)繼續(xù)。這可以被看作是和軸的位移高度相關(guān)。圖八顯示了切換邏輯的本質(zhì)。數(shù)字表明尺寸在大概六次轉(zhuǎn)換后會(huì)收斂。B． 模擬結(jié)果估算用的數(shù)據(jù)來自一個(gè)間隙補(bǔ)償控制器【20】，隨后是分步車輛加速參考。等待模式（60）表示C+在進(jìn)入積極估算模式時(shí)被使用，相應(yīng)的，對(duì)消極模式同樣適用。間隙大小估算變?yōu)閤*=A*x*+B*u+K*y*C*x* (58)α=θ0+θ02 (59)其中卡爾曼增益被線性模型(A*,C+)所計(jì)算，通過狀態(tài)最后的移動(dòng)來確認(rèn)系統(tǒng)的可觀察性。間隙變化是，過濾器不更新抵消參數(shù)，因此，開發(fā)了一個(gè)等待模式。介紹兩個(gè)抵消參量：θ0+和θ0，分別對(duì)積極和消極接觸是事實(shí)根據(jù)。A． 適用于有間隙的傳動(dòng)系的可切換卡爾曼濾波器如果卡爾曼濾波器適用于之前的模型，會(huì)在引擎和車輪的位置之間出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)錯(cuò)誤。這兩個(gè)步驟如下所述。作為第二步，引進(jìn)的反彈可以看作是在不同的位置傳感器偏移。該發(fā)動(dòng)機(jī)的控制信號(hào)也可被探測(cè)。本節(jié)介紹了反彈的大小估計(jì)可單獨(dú)使用或與在第三部分狀態(tài)估值的任意組合。間隙位置估算值θb如圖六所示。圖五展示了軸整體位移的估算，和圖三相比很相似?；谑录慕嵌裙浪闫骱蛡鲃?dòng)系持續(xù)估算器的聯(lián)合體的表現(xiàn)在圖五和圖六有引述。注意，這里只展示了角度估計(jì)；過包含了過濾器對(duì)ω和a還有P循環(huán)的估算，如（30）和（33）所示。首先，角度估算器的表現(xiàn)，在三B部分運(yùn)用的基于事件的估算器的過程表現(xiàn)，在圖三有所展示，顯示了軸的整體位移θd=θmiθl。應(yīng)注意到角度估算器可以獨(dú)立使用?；谑录慕嵌冗^濾器被用作連續(xù)估計(jì)器，如（27）和（28）所示。過程噪音vi的噪音協(xié)方差Qi被選為對(duì)角矩陣Qi=diag(0 1 1) (42)測(cè)量噪音ωi的協(xié)方差Rm和Rl是過濾器調(diào)節(jié)參數(shù)。注意，當(dāng)估算一個(gè)恒定的加速度是，如果加速狀態(tài)是被忽略的，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)固定的錯(cuò)誤。輸入被假設(shè)為白噪音vai，以隨機(jī)漫步過程來模擬加速。這些角度隨后被用作持續(xù)估算器（27）和（28）的測(cè)量信號(hào)。先觀察到基于事件的估算器大部分的性能改善都來自于角度估算，因?yàn)檫@些事件都來源于角度位置測(cè)量。在時(shí)間tk,k=1......的脈沖，在脈沖觀察器看，系統(tǒng)狀態(tài)x和估計(jì)誤差協(xié)方差P，有下列式子更新xkk=xkk1+Kkk1(ykCxkk1) (29)Pkk=Pkk1Kkk1CPkk1
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