高速列车主动抗蛇行减振器的模型预测控制

为提升高速列车的线路运行适应性,设计基于抗蛇行减振器的模型预测控制(MPC)方法,实现基于减振器阻尼值实时调节的车辆蛇行运动稳定性控制。建立考虑线性轮轨接触关系的整车横向7自由度简化动力学模型;减振器考虑为理想Maxwell模型,但阻尼系数实时可调;基于模型预测控制理论设计主动抗蛇行减振器,建立目标函数及约束条件,求解最优阻尼系数;仿真分析主动控制条件的蛇行运动稳定性和运行平稳性以及目标函数对控制效果的影响。结果表明：与被动悬挂相比,采用MPC主动抗蛇行减振器能够有效抑制车辆的蛇行运动,使车辆的临界速度提升30%以上。     

半主动悬挂高速列车稳定性研究

运用非线性分叉理论,对半主动高速列车的蛇行运动稳定性开展了全面研究。建立高速列车模型、半主动减振器模型、半主动控制器模型,并在此基础上构建半主动高速列车联合仿真模型系统。详细分析高速列车动力学系统中影响稳定性的主要非线性特征:轮轨接触几何非线性和抗蛇行减振器非线性。利用演算法计算不同非线性特征组合下的高速列车在采用被动悬挂和采用半主动悬挂系统时的蛇行运动分叉特征,并与线路试验进行对比。结果显示,半主动悬挂系统对采用阻尼型抗蛇行减振器并匹配以大锥度踏面的车辆的稳定性影响不大。半主动悬挂会使采用摩擦型抗蛇行减振器匹配以小锥度踏面的车辆的稳定性有所降低但不影响正常使用。半主动悬挂会使采用摩擦型抗蛇行减振器匹配以磨耗状态的小锥度踏面的稳定性显著下降。因此在高速列车设计中应根据车辆悬挂系统特点,谨慎选用半主动悬挂,在服役过程中亦应关注轮轨关系的变化对半主动悬挂车辆稳定性的影响。     

基于AMESim的液压矿车悬挂系统研究

根据车辆行驶的评价指标,为提高矿车在凹凸不平路面行驶的平顺性,提出了液压悬挂系统,介绍了系统的结构、工作原理和液压系统原理图,并用AMESim仿真软件建立了仿真模型。仿真结果表明:液压悬挂系统可以有效地降低车身加速度、悬架动挠度和轮胎动位移,使车辆具有良好的行驶平顺性和操作稳定性。最后在多功能液压实验台上对伺服阀控液压缸的动态响应特性进行了实验,结果表明:所采用的液压悬挂系统能够满足矿车的使用要求。     

履带车辆主动悬挂多点布置优化

为实现履带车辆主动悬挂减振性能和能耗达到综合最优,基于正交试验方法开展履带车辆主动悬挂多点布置优化设计。首先,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,并通过道路模拟试验验证了该模型的合理性;其次,开展了履带车辆悬挂系统正交试验,分析了4种典型路面下各子悬挂对悬挂系统减振性能影响的敏感性;最后,设计了主动悬挂作动器的6个布置方案,通过建立基于线性二次最优（linear quadratic regulator,简称LQR）控制的履带车辆主动悬挂动力学模型,分析了典型路面下各布置方案对悬挂系统减振性能的影响规律及能耗变化规律。结果表明,通过对履带车辆主动悬挂作动器的布置优化,可以实现悬挂减振性能和能耗之间的平衡。     

液压马达式汽车主动稳定杆系统建模与控制

以液压马达式主动稳定杆系统为研究对象,推导得到了液压马达式主动稳定杆的非线性动力学模型。利用线性化反馈的滑模控制方法设计了其控制器,并利用Lyapunov理论对控制系统的稳定性进行了证明。通过CarSim和MATLAB/Simulink对主动稳定杆系统进行了联合仿真,得出安装液压马达式主动稳定杆系统的车辆在双移线工况下运行的响应曲线。为了验证设计的控制方法,进行了实车试验。结果表明,与被动稳定杆相比,主动稳定杆系统具有较好的抗侧倾特性以及乘坐舒适性。     

车辆电动静液压主动悬架系统的设计与试验研究

采用模糊PID控制策略,在对1/4车辆模型性能仿真的基础上,设计了以DSPIC30F6010为主控制器件的电动静液压EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)主动悬架模糊PID控制系统,研制了EHA车辆主动悬架样机及试验台架.建立了EHA作动力与PWM占空比之间的非线性关系曲线.台架试验结果表明,所设计的模糊PID控制器能较好实现系统控制,控制方法有效,可以显著减小车辆振动及干扰,提高了车辆的平顺和稳定性.     

一种串联式液压机械臂PLC运动控制方法研究

串联式液压机械臂是一个复杂的连杆控制机构，针对复杂多变的运行工况下串联式液压机械臂的运动控制精确化需求，在串联式液压机械臂工作原理和运动控制系统结构基础上，构建了PLC主从式控制系统图，并设计了PLC控制程序，优化了运动控制系统的标定参数，在搭建好的串联式液压机械臂运动控制实验台架中进行调试测试，最后实验结果表明该控制方法能够快速提高串联式液压机械臂的运动控制精度，提升运动控制系统的响应能力。     

采用液压驱动的主动升沉补偿模型控制研究

当前,船舶在海面上生产时,容易受到海水激励波形的干扰,导致船舶运动上下波动,不能很好地满足海底探测任务.对此,创建了船舶液压升沉主动补偿系统简图模型,给出了液压升沉补偿的工作过程,分析了PID控制器和模型预测控制器,设计了液压升沉主动补偿系统并联控制器.设定期望运动轨迹,采用MATLAB软件对船舶运动轨迹跟踪误差进行仿真,分别与改进前两种控制方法输出误差对比.结果显示:随着缆绳长度的增加,控制系统响应时间就会延长,补偿精度也会降低,但是并联控制器跟踪误差始终优于PID控制器和模型预测控制器,克服了传统控制系统响应的滞后性.采用并联控制器,能够自适应调节液压升沉主动补偿系统,降低海水波形对船舶运动的影响,提高船舶在海面行驶的稳定性和安全性,更好的满足海底探测任务.     

基于虚拟样机技术的车辆稳定性鲁棒控制仿真

车辆稳定性控制(vehicle stability control,VSC)是新型的主动安全控制技术,考虑车辆行驶环境中的质量载荷等变量摄动,运用H∞优化方法设计鲁棒控制器;根据多体动力学理论和虚拟样机技术以及ADAMS和MATLAB/Simulink软件的联合仿真分析方法,在ADAMS/View中建立整车系统的虚拟样机模型以及MATLAB/Simulink中建构控制系统的仿真框图,并通过ADAMS与MATLAB联合仿真技术实现了多体动力学系统与控制系统闭环控制的协同仿真.进而验证控制器的鲁棒性,提高车辆的稳定性能.并通过协同仿真分析,车辆稳定性控制系统的各评价指标均有了较大幅度改善,能够有效地提高车辆的操纵稳定性.     

基于极点配置法的履带车辆悬挂系统主动控制仿真

建立了履带车辆悬挂系统主动控制的力学模型并将其转化为数学模型。通过极点配置法对采用主动控制的履带车辆悬挂系统进行仿真，并将仿真结果与采用被动悬挂系统相比较。结果表明，采用了主动控制悬挂系统的车身振动明显降低。     

工程车辆液压系统流量自动调节技术

讨论了工程车辆液压系统流量自动调节技术及其在未来工程车辆自动控制中的应用。在直线运动系统中，闭式回路液压缸控制系统采用泵控制调节器替代阀控制调节器。在回转运动系统中，采用二次调节驱动技术。车辆流量调节控制技术能实现制动能量回收和再生利用，这种新的控制方法可以降低使用成本，并且有助于提高液压传动机械的工作效率。     

控制时滞对磁流变半主动悬挂系统稳定性的影响

建立了履带车辆磁流变半主动悬挂系统的二自由度振动模型,并针对该模型推倒了造成系统失稳的临界时滞,研究了控制时滞对系统稳定性的影响,为半主动控制系统的设计提供了参考。     

基于LQR的断开式可调尾翼系统高速操纵稳定性研究

为了提高汽车的高速操纵稳定性能和主动安全性，设计了一种主动空气动力学控制系统--断开式可调尾翼系统。建立了包含断开式可调尾翼系统的线性二自由度整车模型和非线性Carsim模型，由线性二自由度模型设计了以跟踪期望稳态横摆角速度和侧向加速度为设计目标的线性二次调节器(LQR)控制器，实现对断开式尾翼系统左右部分攻角的主动控制。通过非线性Carsim模型与Simulink联合仿真对比分析了汽车在中高车速单移线、阶跃工况下的瞬态响应，并对断开式可调尾翼系统的控制效果进行了验证。结果表明，断开式可调尾翼系统提高了高速车辆的横向稳定性和主动安全性，并且随着车辆速度的增加，提升效果明显变好。     

受控随机搜索算法的车辆液压伺服主动悬架控制系统研究

针对伺服液压车辆主动悬架系统(active vehicle suspension system,AVSS),在非线性的伺服液压四分之一车辆主动悬挂系统模型的基础上,提出了一种基于受控随机搜索算法的PID控制器设计,以便提高车辆乘坐舒适性以及操纵性能。提出PID控制器的控制参数能根据系统运行状态的变化,进行优化调整。在相同路面干扰方面情况下,将基于提出PID控制器的主动悬架与被动悬架进行了比较。模拟结果表明,基于提出PID控制的主动悬架能有效降低车身加速度和轮胎动载荷,有效改善了车辆的乘坐舒适性以及操纵性能。     

基于EtherCAT的6-UPS并联机器人控制系统设计

针对机器人控制系统领域代码复用率低、拓展性差的问题,以6-UPS并联机器人为研究对象,采用开源机器人控制系统ROS为基本框架,借助IGH EtherCAT主站实现ROS系统与机器人之间的通信,在Gazebo-ROS中建立机器人的仿真模型,通过QT-ROS开发相应的人机界面,根据机器人运动学模型编写运动学节点、轨迹规划节点,实现机器人的仿真与实际控制并对底层驱动系统进行实时同步性测试。实验结果表明：控制系统的实时性和稳定性误差均在μs数量级,满足机器人控制系统的需求;通过设置中间路径点,测试仿真机器人以及真实机器人的运动情况,轨迹误差保持在一个脉冲当量以内,具有较高的控制精度。所设计的机器人控制系统可以有效地实现机器人的控制。     

分布式驱动智能汽车轨迹跟踪的协同控制

针对车辆在轨迹跟踪过程中，尤其是高速转向等极限工况下，易出现车辆跟踪精度差和失稳的问题，以分布式驱动智能汽车为研究对象，提出一种考虑横向稳定性的轨迹跟踪协同控制策略。首先，建立车辆纵向、横向以及横摆运动的三自由度动力学模型，设计了基于模型预测控制的主动转向控制器，通过优化求解得到跟踪期望轨迹的最佳前轮转角。然后，采用滑模控制设计横摆力矩控制器，将横摆角速度和质心侧偏角作为联合变量，利用积分二自由度控制模型，计算车辆稳定的等效附加横摆力矩。最后，采用二次规划算法设计最优力矩分配控制器，以满足总的驱动力矩和附加横摆力矩的控制需求。仿真试验结果表明，控制系统在极限高速工况下，能够使车辆精确、稳定的跟踪期望轨迹。     

履带车辆半主动悬挂二自由度计算机仿真实验

基于磁流变(MRF)减振器的履带车辆半主动悬挂系统，其阻尼力根据环境可控可调，从而能够完成对履带车辆振动的有效抑制。选用履带车辆二自由度1／2的车体模型，分别针对被动悬挂和半主动悬挂，建立了相应的数学模型。加上瞬时最优控制算法后，得出了悬挂系统的最优控制力。采用控制系统的分析和仿真软件Matlab中的Simulink工具箱进行了被动及半主动仿真实验。     

基于电机/液压制动系统协同控制的电动汽车稳定性控制研究

针对高速行驶工况下分布式驱动电动汽车的稳定性控制问题,对分布式驱动电动汽车参考模型、模糊PI控制、车辆动力学规划、电机/液压系统协同控制策略、最优控制分配方法等方面进行了研究,对分布式驱动电动汽车电液复合稳定性控制策略进行了归纳,提出了基于轮毂电机/液压制动系统协同控制的车辆稳定性控制系统。利用Carsim建立了分布式驱动电动汽车动力学模型,并通过Simulink设计了电机/液压协同控制策略,在Car Sim/Simulink联合仿真平台上进行了正弦停滞转向试验。研究结果表明:在极限工况下,无控制或仅电机控制车辆均无法保持稳定,采用电机/液压制动系统协同控制则能保证车辆操纵稳定性。     

一种圆柱分度凸轮液压装载机故障诊断方法

圆柱分度凸轮是一种重要的间歇式运动机构，针对液压装载机动态装载中极易出现圆柱分度凸轮惯性载荷，导致装载机运动稳定性下降的问题，在圆柱分度凸轮机构工作原理和液压装载机部件结构基础上，设计了液压装载机的故障诊断系统，通过获取圆柱分度凸轮机构运动特性值，输入到神经网络模型中进行训练，提取到相关的故障信息作为液压装载机的故障诊断系统的输入进行故障诊断，最后在构建的液压装载机实验台架中进行故障模拟试验，试验结果表明所设计的诊断方法能够满足液压装载机的故障诊断目标。     

车辆液压主动悬架系统的设计与性能研究

基于混合控制策略,提出了一种液压主动悬架作动器;对混合控制策略进行理论分析,并建立混合控制策略和液压作动器的传递函数,分析液压系统控制力的实现过程;依据1/4车辆模型选取和设计液压元件;在AMESim软件中对液压系统的减振性能进行分析,并对液压主动作动器进行试制与试验。仿真与试验结果均证明设计的液压系统合理,能够满足主动减振的要求,为国内自主研发液压主动悬架提供了一定的参考价值。