基于力矩的发动机建模和速度跟踪控制

基于发动机力矩控制的思想,通过对发动机实际物理模型和相关脉谱图数据的分析,建立了一个非线性的发动机模型.在模型的基础上,充分考虑模型参数的不确定性因素,设计了一个反馈线性化的发动机速度控制器,并利用积分器对系统进行增广,以减少速度跟踪的稳态误差.模型设计的控制器在enDYNA发动机模型上的仿真表明,所设计的控制器能够达到理想的控制性能.     

基于神经网络的燃料电池发动机风机系统建模

燃料电池发动机的风机系统是一个非线性系统,针对其难以建模以及建立的模型过于复杂等问题,利用神经网络的非线性映射和自学习能力建立了风机系统的辨识模型。模型以风机转速和空气压力为输入,以空气流量为输出,采用Levenberg-Marquardt优化算法进行神经网络的训练,建立了不同转速和压力条件下的空气流量模型。仿真结果表明,该模型精度较高,可为燃料电池发动机空气供给系统的优化控制奠定基础。     

氢能燃料电池发动机系统建模与控制

开发氢能源是解决全球能源危机和大气污染的一项重要措施,而燃料电池是一种利用氢能进行能量转换的有效装置.研究了氢能质子交换膜燃料电池发动机的系统结构,针对发动机输出电压容易受系统各输入条件影响的问题,提出利用BP神经网络建立发动机系统电压输出模型.在建立神经网络辨识模型的基础上,通过预测控制算法实现对燃料电池发动机的优化控制.     

小流量发动机进气试验的高阶多项式优化模拟

针对小流量发动机,以发动机进气流量作为反馈输入来控制发动机进气调压系统。首先,对进气系统进行了高空台半物理仿真试验。其次,建立了阀门上调、下调与PID补偿模型,并使用上下调试验数据对各种模型参数进行高阶多项式优化。最后,把各个模型在各调整工况下结合起来,对进气调压进行全过程模拟。其动态误差在0.471%内波动,而稳态误差在0.096%范围内。     

发动机推力档位缺失下一种自动推力计算方法

提出发动机推力档位缺失下自动推力计算方法,该方法利用配平线性化方法求取发动机推力2个档位之间的等效油门开度,以等效油门开度为权值给出了自动推力计算方法;设计了引入等效油门开度的速度控制系统,将该系统与垂直速度控制系统联合,实现了飞行仿真中的爬升、下滑、给定偏航角、给定滚转角4种基本模态,以及特殊速度控制模态的速度控制。以空客A320为例,从JSBSim获取气动参数以及发动机的慢车推力和最大推力系数,通过Simulink搭建飞行仿真模型,对上述模态进行了飞行控制仿真,结果表明提出的方法能够实现多飞行模态速度的精确控制。     

大型装备电液系统统一切换控制

针对大型装备电液系统非线性、负载时变等特点,建立了阀控非对称缸液压系统动力学模型,构建了基于等效负载的系统分段切换模型。提出了统一切换控制策略,对切换控制律进行修正优化,将切换控制增益等效为一个常量和一个切换分量,通过调整切换分量实现各子模型的切换,进一步简化控制算法。仿真和实验对比了不同参考速度时,固定负载和变负载情况下系统速度响应特性。结果表明采用统一切换控制可使系统的速度响应稳态误差保持在0. 2 mm/s的范围内,证明了统一切换控制可以提高时变负载作用下系统速度响应精度和稳定性。     

行星式混合动力客车的模型预测动态协调控制

行星式混合动力客车在驱动模式切换时会产生较大冲击度,以往基于PID的控制器在模式切换过程中无法有效保证车辆驾驶平顺性.基于此问题,利用模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)可以在线滚动优化获得最优控制序列的特点,提出了一种基于MPC的动态协调控制方法,实现发动机的启动控制.依据整车动力学方程和实车历史数据,在Matlab/Simulink平台中搭建基于数据驱动的发动机模型和车辆闭环仿真模型,并将发动机启动过程视为受约束的多目标优化问题,根据系统状态空间方程和优化问题设计基于数据驱动的模型预测控制器,在纯电动模式向混合动力模式切换过程中,与传统基于PID的控制方法以及被动切换展开对比.仿真结果表明,在保证车辆动力性的前提下,相比于PID控制方法和被动切换,在模式切换过程中,基于MPC的动态协调控制方法不仅可以实现发动机的正常启动,还能大幅度降低峰值冲击度,同时使车辆良好地跟随目标车速.本文提出的模型预测控制器可以降低整车冲击度,保证车辆模式切换时的平顺性.     

基于FactoryPrograms的发动机装配线规划仿真

装配系统是一个高度复杂的离散制造系统，用传统的方法对装配线的设计、实施与控制很难达到预期的效果。在虚拟环境下建立装配系统模型，利用仿真技术对装配系统运行的性能进行分析与评价，可以在生产计划的早期，对装配系统进行参数优化和结构调整，以达到优化生产过程、提高生产效率。发动机装配线的规划设计需要计算机仿真技术予以支撑和验证，首先论述发动机装配线的系统仿真技术，并介绍在软件环境FactoryPrograms下的具体实现技术，最后在生产线仿真优化工具FactoryPrograms环境下进行发动机装配线建模仿真示例。     

混联式混合动力系统动态响应协调控制

为改善混联式混合动力汽车动态响应过程中系统性能降低的问题,建立各个动力源系统的动态响应模型以及耦合机构模型,提出采用多动力源协调控制策略.电机A采用专家PID控制,发动机采用虚拟速差控制,电机B采用基于模型的补偿控制,利用系统特殊耦合关系,减小动态响应过程中各状态量相对于稳态优化点的波动程度.仿真结果表明,提出的协调控制策略使动态响应过程的时间缩短,发动机、电机以及输出轴的转矩转速波动减小.多动力源协调控制策略显著提高了动态响应过程中的系统性能.     

静液传动高速履带车辆转向参数匹配与控制

为了解决静液传动履带车辆转向时外侧系统压力容易过高以及转向轨迹控制问题,基于双侧轮边液压驱动结构特点,提出了外侧马达采用压力、发动机转速双参数控制,内侧跟随外侧采用速度闭环控制的转向控制策略,对目标相对转向半径与方向盘转角、车速,马达排量与发动机转速、系统压力等参数进行了匹配。建立了整车转向仿真模型与实车实验系统。仿真与实验结果表明,控制策略能有效控制系统压力,参数匹配结果能满足转向控制要求,车辆按照目标相对转向半径实现了准确快速转向。     

无人直升机发动机恒转速广义预测控制

采用基于受控自回归积分滑动平均值模型的广义预测控制和总距前馈补偿相结合的复合控制策略设计恒转速控 制器,实现进入恒转速闭环控制模式发动机的恒转速控制。针对实际中的几种典型情况进行仿真,与传统PID控制进行对比, 并做地面系留试验。离线仿真和地面系留试验结果表明,所设计的控制器鲁棒性强,能满足小型无人直升机对发动机的跟踪 性、抗干扰性要求,保证直升机主旋翼在各种飞行状态下恒速运转,以获得最佳的气动效率。     

基于混合系统模型的SI汽油发动机怠速控制

针对汽车发动机在怠速工况下的特点,利用混合系统模型来描述四缸火花点火汽油发动机系统所具有的物理规律和操作约束,并采用具有处理约束能力的预测控制策略对系统进行控制。在保证满足性能指标函数最小和系统约束的同时,使发动机转速尽可能接近给定的参考值,从而达到系统对发动机转速的稳定性,燃料消耗和排放的要求。实验结果表明了该方法的有效性和可行性。     

永磁同步电机混合非线性控制策略

永磁同步电机是一个非线性多变量强耦合系统,采用传统的线性控制方法难以在大范围运行中保持良好的动态性能和鲁棒性.针对永磁同步电机的特点,提出一种结合滑模控制和自抗扰控制的混合非线性控制策略,用于永磁同步电机矢量控制系统设计.根据指数趋近律算法设计滑模控制器,用于内环的电流控制.外环的速度采用自抗扰控制,速度控制器对负载扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,提出的控制系统不仅具有良好的动态和静态性能,而且对负载及系统参数扰动具有较强的鲁棒性.     

Path tracking for vehicle parallel parking based on ADRC controller

A novel path tracking controller for parallel parking based on active disturbance rejection control (ADRC) was presented in this paper. A second order ADRC controller was used to solve the path tracking robustness, which can estimate and compensate model uncertainty caused by steering kinematics and disturbances caused by parking speed and steering system delay. Collision-free path planning technology was adopted to generate the reference path. The simulation results validate that the performance of the proposed path tracking controller is better than the conventional PID controller. The actual vehicle tests show that the proposed path tracking controller is effective and robust to model uncertainty and disturbances.     

节气门-转速响应模型的仿真与实验研究

根据发动机运行时的物理特性,结合现代控制理论建立基于工作循环事件周期采样的离散电控汽油机节气门-转速响应模型,并利用递推算法和I.D.Landau的模型识别方法,对WF4C27F-E型汽油机进行了该模型的实验研究,辨识出模型参数;利用辨识出的模型参数在Matlab/Simulink环境中建立仿真模型,将该仿真模型的阶跃扰动响应情况与真实发动机的实验数据进行比较,验证了此模型的有效性和精度.该发动机节气门-转速响应模型结构具有通用性,适合所有同类型电控汽油机,且模型求解简单,参数辩识方便,因此可以用于实时性要求较高的故障诊断以及控制性能优化.     

神经滑模理论在柴油机调速系统中的应用研究

基于神经网络辨识及滑模变结构理论,对柴油机非线性模型设计了神经滑模控制器。通过编写S函数实现了神经网络在线更新权值,并在Matlab/Simulink环境中对控制系统进行仿真,证明该控制器可以在保证控制精度的前提下削弱了系统抖振,对柴油机转速取得了较好的控制效果。     

双永磁同步电机滑模协调控制及实验研究

针对现有的双永磁同步电机协调控制方法无法兼顾扰动抑制和协调控制精度的问题,研究具有不确定性和非匹配扰动的双永磁同步电机系统协调控制。首先,基于系统不确定性和非匹配扰动,建立双电机系统的数学模型;其次,将交叉耦合控制与传统PI控制相结合,得到协调控制模型;再次,提出一种基于干扰观测器的积分滑模方法设计协调控制器,以有效抑制系统的非匹配扰动;最后,在基于dSPACE的多电机实验平台进行半实物仿真实验。实验结果表明,该方法能有效提高系统在启动和负载突变时的转速同步和转矩同步性能。     

汽油发动机冷却系统建模与水温控制

针对冷却系统组件为电子风扇和机械水泵的汽油发动机的水温控制要求,建立面向控制的冷却系统传热动力学模型,并提出水温的非线性控制方法. 根据传热学原理建立燃烧室对壁面的加热功率精确模型,据此获得较为精确的传热动力学模型;将动力学模型简化为对控制变量具有仿射形式的非线性模型,并设计扩张状态观测器补偿建模误差,进而获得相对简单且精度较高的面向控制器设计的模型;在Lyapunov稳定性框架下设计状态反馈控制器,引入非线性史密斯预估器补偿系统延迟,并在输入到状态稳定性框架下证明闭环误差系统的鲁棒性. 仿真结果表明：所提控制系统具有良好的水温跟踪效果,在瞬态工况下水温波动小于0.5 K,且在模型失配扰动下具有较好的鲁棒性.     

一种高阶系统的分数阶IMC-ID~μ控制器设计

针对高阶系统提出了一种模型降阶以及分数阶内模IDμ控制器设计方法。首先基于积分平方误差(ISE)性能指标,利用微粒群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法将高阶系统模型降阶为含有时滞环节的分数阶模型;然后根据内模控制(Internal Model Control,IMC)原理,并用一阶泰勒表达式逼近模型中的时滞环节,推导出了分数阶IMC-IDμ控制器,该控制器仅包含一个可调参数;最后根据系统的最大灵敏度指标,实现了控制器参数的鲁棒整定。仿真结果表明,本文方法可使系统同时具有较好的动态响应、干扰抑制性能以及克服参数摄动的鲁棒性。