1.一种主被动混合减振系统的控制方法,其特征在于,所述方法包括:通过高频主动减振模块中的振动传感器,测量实验平台四个角的振动信号;
若实验平台四个角的振动信号完全相同,则将所述振动信号输入一维马尔可夫最优控制器中,输出最优控制信号;
若实验平台四个角的振动信号不完全相同,则计算四路振动信号的自相关函数以及互相关函数;
在所述互相关函数不为零的情况下,根据所述自相关函数与所述互相关函数,计算电磁噪声谱;
根据所述电磁噪声谱,构建噪声滤波器,滤除四路振动信号中的电磁干扰噪声;
将滤波后的四路振动信号输入到四维马尔可夫最优控制器中,输出四路最优控制信号;
通过所述最优控制信号,驱动对应的电控液压阀进行升降,以抵消所述实验平台四个角的高频振动。
2.根据权利要求1所述的一种主被动混合减振系统的控制方法,其特征在于,在将所述振动信号输入一维马尔可夫最优控制器中,输出最优控制信号之前,所述方法还包括:根据牛顿第二定律,构建安装于所述实验平台上的主被动混合减振系统的运动微分方程;
假设路面在垂直地面方向上的位移 ,且满足 ;其中,
为道路粗糙度系数, 为车辆行驶速度;x3(t)为一个状态变量,且 ,X1为实验平台在垂直地面方向上的位移; 为不确定性输入,是一个马尔可夫过程;
获取 的转移概率密度函数;
根据实验平台在垂直地面方向上的位移、传感器和液压阀在垂直地面方向上的位移,确定全部的状态变量,并以全部状态变量形成的矩阵为标记,对主被动混合减振系统进行离散化,得到系统成本方程;
根据所述转移概率密度函数,推算出使所述系统成本方程取最小值时的最优控制方程,完成所述一维马尔可夫最优控制器的构建。
3.根据权利要求1所述的一种主被动混合减振系统的控制方法,其特征在于,若实验平台四个角的振动信号完全相同,则将所述振动信号输入一维马尔可夫最优控制器中,输出最优控制信号,具体包括:若实验平台四个角的振动信号的振幅、频率及相位完全相同,则将任一路振动信号输入所述一维马尔可夫最优控制器中,同时输入系统参数;其中,所述系统参数包括:当前时刻与前一时刻之间的时间差 、低频被动减振弹簧的刚度K1、电控液压阀的等效弹性刚度k、电控液压阀的等效阻尼系数c1、附加质量块的质量m1、实验平台的质量m2、道路粗糙度系数G0以及行驶速度U0;
根据所述振动信号以及所述系统参数,求解所述一维马尔可夫最优控制器中的Riccati方程,得到初始矩阵;
将所述初始矩阵代入迭代方程中进行迭代计算,求解出迭代矩阵;
将所述迭代矩阵代入所述一维马尔可夫最优控制器的最优控制方程中,得到最优控制量;
将所述最优控制量以最优控制信号的形式传输到实验平台四个角的电控液压阀。
4.根据权利要求1所述的一种主被动混合减振系统的控制方法,其特征在于,若实验平台四个角的振动信号不完全相同,则计算四路振动信号的自相关函数以及互相关函数,具体包括:获取四路振动信号: ;
当四路振动信号不完全相同时,分别计算每路振动信号的自相关函数;
根据以下公式计算四路振动信号之间的互相关函数:
; ;
; ;其中,Q1为X1
(t)与其他三路振动信号的互相关函数;Q2为X2(t)与其他三路振动信号的互相关函数;Q3为X3(t)与其他三路振动信号的互相关函数;Q4为X4(t)与其他三路振动信号的互相关函数。
5.根据权利要求1所述的一种主被动混合减振系统的控制方法,其特征在于,在若实验平台四个角的振动信号不完全相同,则计算四路振动信号的自相关函数以及互相关函数之后,所述方法还包括:若互相关函数为零,则判定测得的信号为电磁噪声,并非实际的振动信号,在这种情况下,返回振动传感器,继续测量实验平台四个角的振动信号。
6.根据权利要求1所述的一种主被动混合减振系统的控制方法,其特征在于,根据所述自相关函数与所述互相关函数,计算电磁噪声谱;根据所述电磁噪声谱,构建噪声滤波器,滤除四路振动信号中的电磁干扰噪声,具体包括:将每路振动信号的自相关函数及互相关函数,代入对应的噪声谱函数中,得到所述电磁噪声谱;
提取所述电磁噪声谱的频率特征;其中,所述频率特征至少包括:转折频率、频带宽度;
根据所述频率特征,设计对应的噪声滤波器,并通过所述噪声滤波器对对应路的振动信号进行滤波处理。
7.根据权利要求1所述的一种主被动混合减振系统的控制方法,其特征在于,将滤波后的四路振动信号输入到四维马尔可夫最优控制器中,输出四路最优控制信号,具体包括:根据每路振动信号对应的互相关函数的值,确定四路振动信号中的主次顺序;
将互相关函数的值最大的振动信号确定为主要振动信号,并代入到所述一维马尔可夫最优控制器中,计算出控制器增益,输出所述主要振动信号的最优控制信号;
根据每路振动信号对应的互相关函数的值,计算除主要振动信号之外的三路次要振动信号的增益权重;
将三路次要振动信号分别输入所述一维马尔可夫最优控制器中,分别计算出对应的控制器增益,并分别与对应的增益权重相乘,输出所述三路次要振动信号的最优控制信号。
8.根据权利要求7所述的一种主被动混合减振系统的控制方法,其特征在于,根据每路振动信号对应的互相关函数的值,计算除主要振动信号之外的三路次要振动信号的增益权重;将三路次要振动信号分别输入所述一维马尔可夫最优控制器中,分别计算出对应的控制器增益,并分别与对应的增益权重相乘,输出所述三路次要振动信号的最优控制信号,具体包括:获取四路振动信号 , , , 对应的互相关函数: , , , ;
若 最大,则 为主要振动信号, 、 、 为次要振动信号;
根据每路振动信号的互相关函数值,计算三路次要振动信号的增益权重: ,, ;
将 、 、 分别输入到一维马尔可夫最优控制器中,分别计算出控制器增益、 、 ,并与所述增益权重进行加权计算,得到实际控制器增益: 、 、;
将所述实际控制器增益与系统状态方程相乘,得到对应的最优控制信号。
9.根据权利要求1所述的一种主被动混合减振系统的控制方法,其特征在于,通过所述最优控制信号,驱动对应的电控液压阀进行升降,以抵消所述实验平台四个角的高频振动,具体包括:将输出的最优控制信号分别发送到相应角的振动传感器下方安装的电控液压阀中,以使所述电控液压阀根据所述最优控制信号产生主动控制力,抵消相应角的高频振动。
10.一种主被动混合减振系统的控制系统,其特征在于,所述系统包括:高频主动减振模块以及低频被动减振模块;
所述高频主动减振模块包括振动传感器以及电控液压阀,用于测量实验平台四个角的振动信号;若实验平台四个角的振动信号完全相同,则将所述振动信号输入一维马尔可夫最优控制器中,输出最优控制信号;若实验平台四个角的振动信号不完全相同,则计算四路振动信号的自相关函数以及互相关函数;在所述互相关函数不为零的情况下,根据所述自相关函数与所述互相关函数,计算电磁噪声谱;根据所述电磁噪声谱,构建噪声滤波器,滤除四路振动信号中的电磁干扰噪声;将滤波后的四路振动信号输入到四维马尔可夫最优控制器中,输出四路最优控制信号;通过所述最优控制信号,驱动对应的电控液压阀进行升降,以抵消所述实验平台四个角的高频振动;
所述低频被动减振模块包括减振弹簧,并与附加质量块相连,布置在所述电控液压阀的下方,用于通过弹簧的弹性被动地抵消低频振动信号。