钢铁雄心从南天门到星辰大海第49章 陷波滤波器与模型预测

第一次整车联调失败的阴霾在深入的问题溯源和针对性改进中逐渐被驱散。

研发中心如同一个高速运转的精密实验室各个小组按照陈北玄制定的方案全力攻坚。

电子实验室里小张和小李带领团队对FPGA逻辑进行了近乎苛刻的优化。

他们将电机控制的核心任务——电流环和速度环计算——设置为最高优先级并采用了硬件中断的方式确保其执行周期严格锁定在100微秒不受任何其他任务干扰。

同时他们重新设计了FPGA与SiC功率模块之间的驱动接口将原本的串行通信改为并行数据传输进一步缩短了指令输出延迟。

总线小组则对VDB-1.0协议进行了打补丁式的升级。

他们为关键的控制指令（如扭矩设定值、紧急停机）分配了独占的、周期固定的高优先级通信时隙类似于在繁忙的公路上开辟了一条永不堵车的“应急车道”。

他们还改进了总线驱动芯片的外围电路提升了信号质量。

机械小组在几位老师傅的带领下利用千分表和激光对中仪对验证平台的整个传动链进行了精细的调整消除了几个微米级的安装间隙和不对中问题并在变速箱与车体的连接处加装了特制的减震垫以吸收高频振动。

然而陈北玄深知硬件和协议的优化只能减少问题的诱因无法从根本上消除机械传动系统固有的扭转振动。

这就像一个人的肌腱天生就具有一定的弹性。

关键在于如何让“大脑”（控制器）能够预见并主动抑制这种振动。

他的解决方案是双管齐下：陷波滤波器（Notch Filter） 与 模型预测控制（MPC）的初步探索。

陷波滤波器是他首先引入的“急救措施”。

在仔细分析了失败时采集的振动数据后他准确识别出了传动系统几个主要的固有振动频率点。

随后他在控制器的速度环和扭矩指令输出端加入了数字式的陷波滤波器。

“所谓陷波滤波器”陈北玄在给控制组讲解时在白板上画出了其频率响应曲线“就像一把精准的音叉它会在特定的频率点（也就是我们识别出的扭振频率）产生极大的衰减从而‘过滤’掉控制信号中可能激发振动的成分而对其他频率的正常指令影响很小。

” 这个措施效果立竿见影。

在后续的台架测试中加入了陷波滤波器后电机在启动和变速过程中转矩的波动幅度显着降低那种刺耳的啸叫声几乎消失了。

但陈北玄并不满足于此。

陷波滤波器是被动的、基于事后分析的补偿它无法适应系统参数的变化（比如磨损导致固有频率偏移）也无法处理更复杂的动态过程。

于是他开始了更具前瞻性的模型预测控制（MPC） 探索。

这在当时国内的工程界尤其是在实时性要求极高的电机控制领域堪称大胆的尝试。

MPC的核心思想是利用被控对象的数学模型来预测其未来一段时间内的行为并通过优化算法计算出当前时刻最优的控制指令。

陈北玄首先需要为电传动系统建立一个简化的、但能反映其主要动态特性的数学模型。

这个模型需要包含电机的电磁方程、传动系统的二质量模型（将电机转子和车辆惯量视为两个由弹性轴连接的质量块）、以及负载扰动。

推导模型的过程涉及大量的数学演算和参数辨识实验。

陈北玄带着小张等人通过频率响应测试和阶跃响应测试反复修正模型中的关键参数如传动轴的刚度和阻尼系数。

然后他将这个离散化的模型嵌入到FPGA中编写了简化版的MPC算法。

由于FPGA资源有限他无法实现复杂的在线优化而是采用了预先计算好的控制律查询表的方式虽然损失了一些最优性但保证了计算的实时性。

当这套融合了陷波滤波器和简化MPC的新一代控制算法被下载到控制器中再次进行整车联调测试时效果令人震撼。

驾驶员老刘推动电传驾驶杆验证平台平稳、安静地开始移动加速过程如丝般顺滑没有丝毫的犹豫或抖动。

即使在模拟的崎岖路面上行驶通过数据也能看到控制器仿佛能“预见”到负载的变化提前调整扭矩输出使得车速异常稳定。

“太……太稳了！”老刘从驾驶舱里探出头脸上充满了难以置信的兴奋“感觉就像在开高级轿车完全不像个坦克！” 测试场上爆发出热烈的欢呼和掌声！所有人都明白他们不仅仅解决了一个技术难题更是实现了一次控制理念的跨越。

陷波滤波器扫清了眼前的障碍而模型预测控制的初步应用则为“麒麟”的电驱动系统装上了能够“前瞻”的“智慧之眼”。

陈北玄看着那平稳运行的验证平台心中涌起一股豪情。

他知道这套控制策略的成功其意义远超一次联调的成功。

它标志着719厂在电传动这一尖端领域已经不仅仅是在追赶而是开始在某些细分方向上触摸到了世界前沿的水平。

“麒麟”的筋骨正在这一次次的失败与突破中被打磨得愈发强健和聪慧。

通往未来的道路虽然依旧漫长但方向已经无比清晰脚步也愈发坚定。

喜欢钢铁雄心从南天门到星辰大海请大家收藏：()钢铁雄心从南天门到星辰大海20小说网更新速度全网最快。

本文地址钢铁雄心从南天门到星辰大海第49章 陷波滤波器与模型预测来源 http://www.dzxyfx.com