车辆电动静液压主动悬架内模PID控制研究

为了降低响应时间对基于电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)的主动悬架动态性能的影响,设计了EHA主动悬架的内模PID控制器。建立了EHA作动器的动态数学模型,在对作动器高阶模型进行一阶简化的基础上,设计了内模控制器;通过对该控制器进行泰勒级数一阶展开,导出了PID控制器的参数表达式,并整定了PID参数。搭建了EHA主动悬架的内模PID控制仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明,内模PID控制能使EHA作动器输出的主动力在响应时间上得到较好的控制,明显改善了主动悬架的动态性能。     

电动静液压主动悬架双滑模控制研究

为了抑制电动静液压作动器（EHA）主动悬架作动器输出主动力的脉动,改善车辆的动态性能,提出了一种EHA主动悬架双滑模控制策略。建立了EHA主动悬架动力学模型,设计了基于模型参考的外环滑模控制器和电机内环滑模控制器,仿真分析了不同路面激励下该悬架的输出主动力特性和车辆动态特性,并开展了台架试验测试。结果表明,双滑模控制策略能够抑制电机输出主动力所产生的脉动,使实际输出主动力有效跟踪理想主动力,提高了EHA主动悬架的动态特性。     

车辆电动静液压作动器的半主动悬架时滞补偿控制

为了改善车辆行驶的平顺性和操纵稳定性,设计了一种基于电动静液压作动器（EHA）的车辆半主动悬架结构。进行了EHA作动器的性能试验分析,建立了EHA半主动悬架的键合图模型,计算了EHA半主动悬架系统的临界时滞,分析了时滞对EHA半主动悬架幅频特性和减振性能的影响,设计了Smith预估时滞补偿控制器,进行了EHA模糊控制半主动悬架的时滞补偿仿真分析。结果表明,EHA半主动悬架具有较好的阻尼可控性;然而随着时滞的增大,悬架系统会出现“轮跳”现象;在Smith时滞预估补偿控制下,EHA半主动悬架的簧载质量加速度减小约30%,轮胎动载荷减小约20%。     

电动静液压作动器主动悬架力跟踪控制研究

建立了1/4主动悬架和EHA主动悬架系统的数学模型,分析了EHA作动器中的无刷直流电机对该系统的影响。提出了一种基于主环LQG理想力控制器和内环电机电流控制器组成的力跟踪控制策略,设计了EHA主动悬架硬件控制器,并进行了仿真和台架试验。结果表明,力跟踪控制能够使电机输出的实际主动力接近理想主动力,改善了EHA主动悬架的动态特性,验证了所设计的控制策略和硬件控制器的可行性。     

电动静液压主动悬架自适应Smith反馈时滞控制

为了提高电动静液压（electro hydrostatic actuator,简称EHA）主动悬架在时变时滞下的减振效果,提出了一种自适应Smith反馈时滞控制策略。首先,建立了含时滞的EHA主动悬架模型,根据时滞微分方程理论得到可控阻尼与临界时滞的关系,分析了临界时滞下时滞对悬架系统动态特性的影响;其次,以遗传算法优化得到的最优时滞反馈系数及时滞量为补偿参考,采用自适应Smith反馈时滞控制对时滞主动力进行补偿;最后,仿真分析了自适应Smith反馈时滞控制策略下悬架的动态特性,开展了EHA主动悬架时滞控制台架试验。结果表明：自适应Smith反馈时滞控制下的悬架动态特性得到改善,有效降低了时滞对EHA主动悬架的影响。     

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.     

磁流变半主动悬架时滞的LQG-Pade逼近合拍控制

为降低时滞对磁流变半主动悬架工作效果的负面影响,提出一种有别于常规控制量预测时滞补偿的LQG-Pade逼近合拍(LQG-Pade approximation rhythmic,LQGPAR)时滞控制方法。首先,建立考虑时滞的1/4车2自由度的磁流变半主动悬架模型,并基于此模型设计LQG控制器求得理想主动力信号。其次,通过对理想主动力信号进行Pade逼近操作获取考虑时滞的滞后主动力信号,并根据该信号和悬架相对运动速度求取磁流变减振器的控制电流,进而使磁流变减振器的实际响应和悬架相对运动速度合拍。最后,以无时滞控制措施的LQG(无措施LQG)控制器、理想LQG控制器(无时滞)、史密斯预估-LQG(Smith Predictor-LQG,SPLQG)时滞补偿控制器及被动悬架为比较对象,进行悬架性能对比与分析。结果显示:时滞对悬架系统高频振动影响比较明显,尤其是对振动能量集中在高频段内的车轮动载荷的影响最为明显,时滞越大,悬架系统高频振动的抑制效果越差,其中无措施LQG控制器所受影响最为明显;与被动悬架相比,时滞分别为25ms和30ms时,SPLQG控制器能使悬架综合性能分别改善18.69%和8.75%,而LQGPAR控制器可使悬架综合性能分别改善32.24%及29.28%。     

电液自供能式车辆主动悬架多模式切换控制

为了克服主动悬架耗能大的缺点,提出一种基于电动静液压作动器(electro-hydrostatic actuator,EHA)的自供能式主动悬架结构。分别建立了该系统主动模式和馈能模式下的数学模型,分析了EHA主动悬架系统实现自供能的能量平衡条件,设计了包含上层切换控制器和下层天棚控制器的分层协调切换控制策略,仿真分析了天棚阻尼系数对改善悬架性能和实现自供能的影响,并通过仿真分析设计了合理的天棚阻尼系数。结果表明,该EHA自供能式主动悬架系统改善了悬架动态性能,实现了能量自供能,有效克服了主动悬架耗能大的缺陷。     

含饱和、死区和时滞的主动悬架PID控制器设计

饱和、死区和时滞都是作动器常见的非线性现象,容易导致主动悬架系统性能下降甚至不稳定。建立1/4车体主动悬架系统动力学数学模型,运用描述函数法表述系统饱和、死区特性,通过欧拉公式描述系统时滞特性,得到含饱和、死区和时滞非线性的主动悬架系统传递函数模型。针对含PID控制器的主动悬架闭环控制系统,采用奇异频率解耦法获得矩阵形式的Hurwitz条件,再通过图解法获得PID控制器参数稳定范围。建立主动悬架仿真模型,实例研究闭环系统输出响应及非线性因素的影响。结果表明,所设计的PID控制器能保证非线性悬架正常稳定工作,可有效降低悬架系统的振动幅值,且对饱和、死区和时滞非线性因素具有一定的鲁棒性。该PID控制器设计方法可以方便地应用于工程实际,有利于提高非线性主动悬架的系统性能。     

发动机主动悬置LQG权值优化时滞补偿控制

在发动机悬置系统中,将压电陶瓷作动器运用到主动悬置系统中具有重要研究意义。除了主动控制力,时滞是评价的重要指标,时滞会导致主动控制力与发动机运动状态不合拍,从而降低发动机的隔振性能。建立发动机含时滞的三自由度数学模型,从压电陶瓷作动器力学模型,运用实验对压电陶瓷作动器的特性做了研究,建立主动控制力与电压的关系。由于反馈控制中实际的控制力与理想的控制力之间有时滞,论文提出LQG控制与泰勒级数的结合用于时滞补偿控制设计TLQG控制器。对于LQG控制器权值没有固定的解析方法,运用了遗传算法对LQG控制器的权值进行优化。通过仿真分析结果表明TLQG控制进行时滞补偿能很好的改善发动机悬置的性能。     

能量可再生的新型汽车半主动悬架系统研究

介绍了一种采用功率电传方式的作动器,提出了基于EHA的可能量再生的新型汽车半主动悬架样机结构。同时,建立了1/4汽车半主动悬架动力学模型,设计了用于EHA半主动悬架系统的模糊控制器和天棚控制算法,并进行了仿真试验研究。结果表明,基于EHA的半主动悬架采用模糊控制方法能够兼顾不同频率路面以及有效降低车体加速度、悬架动挠度、轮胎动载荷,从而提高了汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。     

伺服泵的电动变量机构

针对一体化电动静液作动器(Electro-hydrostatic actuator,EHA)中电动机转速与泵排量双变量控制的需要,设计了一种电动变量伺服泵,利用电动变量机构来改变泵的排量,取代传统伺服变量泵中的液压伺服机构。对变量泵变量机构驱动力矩进行了分析计算,选用直流伺服电动机作为变量机构执行单元,通过减速机构和扇形齿轮直接驱动斜盘的摆动轴,改变斜盘倾角从而实现变排量,并设计了基于DSP的数字伺服控制器。建立其数学模型, 进行了仿真分析,仿真结果表明伺服泵输出排量可实现无超调的快速调节,调节时间和小信号下的频响均达到了设计要求。     

Reducing the seat vibration of vehicle by semi active force control technique

This article focusses on reducing the axis acceleration and minimizing the vertical displacement by using an air spring actuator and active force control as a main control element. In active force control loop track the developed force of an air spring actuator is fed as a feedback to the actuator. Mamdani and sugeno type fuzzy interference system are used to develop a desired force and to estimate mass of the system respectively. The performance of the system is analyzed for both time and frequency domains and contrasted with passive suspension due to the irregular road disturbances. While developing the simulation model, quarter car suspension with seat as three degree of freedom and an air spring actuator acting as a force generator are modeled as non-linear system. The simulation result shows the effectiveness of the proposed control scheme in suppressing the undesirable effects of the suspension system.     

基于作动器非线性特性的电磁主动悬架混合控制

针对电磁主动悬架直线作动器的非线性特性对控制系统性能的影响问题,基于磁场谐波理论建立了输入电流与电磁作动力的非线性数学模型.结合作动力输出模型与悬架系统,建立了电磁主动悬架非线性动力学模型,分析作动器非线性特性对主动悬架性能的影响.为了消除影响,设计了基于滤波递归最小二乘法(FxRLS)自适应滤波补偿的多目标粒子群H ...     

船舶阀门电动静液作动器混合灵敏度鲁棒控制器设计

以电动静液作动器系统为研究对象,建立系统数学模型;针对油液弹性模量摄动设计基于H_∞混合灵敏度控制器;利用MATLAB/Simulink与AMESim仿真平台,搭建船舶阀门电动静液作动系统联合仿真模型。针对电动静液作动器应用于驱动船舶中线型蝶阀实际应用背景,计算中线型蝶阀不同开度下启闭总阻力矩,并拟合为连续曲线作为系统负载特性,并对控制器算法的位置跟踪性能进行仿真验证。仿真结果表明,所设计的基于混合灵敏度H_∞控制器位置跟踪性能显著优于PID控制器,对外部干扰有较强的鲁棒性。     

Friction compensation and evaluation for a force control application

The presence of non-linear friction poses a significant problem for controller design in many motion control applications. Since most currently available compensation schemes for non-linear friction require a well-established friction model, the controller design problem becomes more difficult in applications where the frictional forces cannot be modeled accurately. In this paper, friction compensation is considered for an actuator used in a force control application involving very low motion amplitudes. The non-linear frictional effects are particularly significant and are, furthermore, difficult to model accurately. An existing control scheme, originally proposed for sensitivity reduction in systems with plant model uncertainty, is used here for friction compensation. Experimental and simulation results are used to demonstrate the effectiveness of the friction compensation that is achieved using this method, as compared to other methods of friction compensation. Furthermore, the effectiveness of such compensation is quantitatively analysed using two methods: an analysis based on the describing function approach, and a performance robustness analysis based on structured singular values.