具时滞单级倒立摆系统的稳定性分析

倒立摆本身是一个自然不稳定系统,时滞的存在更加恶化了系统性能。基于牛顿动力学方法建立了具时滞单级倒立摆系统的动力学模型,采用PID策略实施控制。将时滞环节采用一阶对称Padé逼近,得到系统的特征方程,利用Routh稳定判据和符号计算法计算出控制系统临界稳定的时滞量。仿真实验结果表明,时滞的存在降低了控制效果,甚至导致控制系统失效。     

轮胎行走式车体悬架结构分析与优化

以多刚体系统动力学理论为基础,针对常用的麦弗逊悬架,借助CATIA软件建立悬架的三维数值模型,应用ADAMS/Car软件建立悬架的虚拟样机模型,应用ADAMS/Insight模块对其结构参数进行设计优化,结果表明关键铰点坐标对悬架参数有明显影响。提出的优化方法及最优悬架结构参数,可优化悬架的运动学特性,较好地避免轮胎磨损较快问题,改善车体行走的操纵稳定性能,为车体悬架结构优化提供思路与借鉴。     

一种井下电动防爆矿用运输车悬架分析及优化

为提高某井下电动矿用人员运输车悬架系统的运动学特性,使整车具备良好的操纵稳定性和平顺性,利用Adams/Car软件建立该车前、后悬架仿真模型,在验证模型正确的基础上对后悬架进行分析,利用Adams/Insight进行灵敏度分析,确定了硬点坐标与悬架K特性、C特性的关系。同时,进行了平行轮跳和反跳运动仿真,分析了前、后悬架各项参数受轮跳的影响程度,对悬架各个硬点进行迭代优化,优化车轮定位参数,在其轮跳中应保证前、后轮定位参数在合理范围内变动,使悬架具有良好的运动学特性,从而保障车辆的操纵稳定性、平顺性,减少轮胎磨损等。     

多轴车辆油气悬架系统参数对其转向特性的影响

针对多轴驱动车辆之油气悬架系统对多轴转向性能的影响,建立了基于连通式油气悬架的多轴车辆转向系统耦合模型。应用MATLAB/Simulink仿真分析了油气悬架系统的几个主要参数对多轴转向系统侧倾特性的影响,得出了悬架系统参数中悬架液压缸有杆腔横截面积对多轴转向特性有比较明显的影响、蓄能器公称充气体积和初始压力也对多轴转向特性有一定影响的结论。分析结果表明,适当配置油气悬架系统参数、进一步研究油气悬架与多轴转向的耦合特性,也是提高多轴车辆转向系统侧倾特性的一个技术方法。     

基于AMESim的车辆主动悬架系统的仿真研究

建立了车辆主动悬架系统的模型,利用AMESim软件对该模型进行时域分析,研究悬挂器的阻尼对车身加速度的影响,以减少车辆垂直方向的加速度为目标,对车辆悬架系统进行了仿真分析,结果表明,主动悬架系统的车身加速度很小,使车辆运行的平稳性得到明显提高。     

基于PLC的主动悬架模糊PID控制设计与应用

以车辆操纵的稳定性,作为车辆的控制目标,具体评价参数是确定车身加速度。然后再根据路面车辆系统的这一特点,提出将模糊控制理论和PID控制策略进行有机的结合,再运用于主动悬架控制上即可。针对两自由度主动悬架模型的简化过后,以路面信号作为激励源进行模仿研究。最后得出的结果表明,这个控制策略对车辆悬架系统的振动控制具有更好的实际运用与操作性。     

井下胶轮车油气悬架系统数值模拟

分析了井下胶轮车油气悬架系统的结构,根据实际工况,建立了机械、液压及路面激励的悬架系统物理联合模型和油气悬架系统数学模型.利用多学科仿真软件 AMESim,结合油气悬架系统的结构参数以及蓄能器初始条件等因素,研究了油气悬架系统的位移特性,这将有助于进一步研究井下胶轮车油气悬架系统固有频率和平顺性的设计.     

非线性半主动油气悬架的精确线性化控制

为了适应矿山路面,建立了安装半主动油气悬架的矿用汽车的1/4非线性动力学模型,并分析了油气弹簧的非线性特性。在微分几何理论的基础上,利用输入-状态反馈线性化方法实现了油气悬架非线性模型的精确线性化。应用最优控制理论设计了半主动油气悬架阻尼最优控制器,并在MATLAB/Simulink中进行仿真。结果表明,与被动悬架相比,半主动油气悬架显著提高了车辆的平顺性和操稳性,以及车辆在矿山路面的行驶安全性。     

基于改进粒子群算法的主动悬架模糊PID控制研究

以1/4车体为对象分析了主动悬架的数学模型,针对传统的粒子群算法的缺陷改进了粒子群算法,设计了基于改进粒子群算法的车辆主动悬架的模糊PID控制器,利用MATLAB软件进行了仿真分析,结果表明新的控制方法有利于车辆稳定性的提高。     

基于AMESim油气悬架的仿真与参数优化

对油气悬架缸进行研究,建立其数学模型以及1/4车辆动力学模型,并利用AMESim软件模拟仿真车辆在路面行驶情况。针对车辆平顺性,构建了以车身垂直方向加权加速度均方根值为目标函数的优化模型,并对悬架系统参数进行了优化。结果表明车辆平顺性得到明显改善,为汽车油气悬架的设计优化提供了借鉴。     

时滞控制系统的稳定性分析

利用Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式工具,讨论了具有时滞的线性控制系统的稳定性,稳定性判据简洁实用。基于相应的线性矩阵不等式可行解,给出控制系统渐进稳定的控制器设计。最后给出数值例子表明该方法的有效性。     

非线性机械运动控制系统的绝对稳定性

讨论了具有时变时滞的机械运动Lurie控制系统的绝对稳定性。利用Lyapunov定理给出了系统绝对稳定的相关准则,与现有结论相比,具有明显较小的保守性。稳定性判据简洁,能得到很高的时滞界限估计。     

双绳缠绕式煤矿深井提升系统钢丝绳张力主动控制方法

针对双绳缠绕式煤矿深井提升系统运行过程中钢丝绳张力不平衡问题,提出了钢丝绳张力主动控制方法。首先,分析双绳缠绕式煤矿深井提升系统钢丝绳张力与浮动天轮液压缸负载力之间的关系,考虑系统存在的非线性问题,建立了提升系统钢丝绳张力主动控制模型;其次,由于煤矿深井提升环境恶劣,因此钢丝绳张力反馈信号通过无线装置进行采集,考虑提升系统运行过程中钢丝绳张力反馈信号通过无线传输存在不确定延时问题,基于系统控制模型构建了钢丝绳张力主动控制矩阵,设计了钢丝绳张力无线反馈信号传输延时补偿观测器,证明了包含延时补偿观测器的钢丝绳张力主动控制模型的稳定性;然后,考虑钢丝绳张力主动控制模型是一种严格反馈模型,存在输出约束问题,提出了反步控制和障碍李雅普诺夫函数相结合的钢丝绳张力主动控制方法,并证明了钢丝绳张力控制下的提升系统稳定性;最后,利用双绳缠绕式煤矿深井提升试验台对提出的传输延时补偿观测器及钢丝绳张力主动控制方法开展了实验验证,实验结果表明,延时补偿观测器可有效减小由于无线传输造成的钢丝绳张力反馈信号滞后量,与传统的被动式钢丝绳张力调节装置相比,在高速和低速工况下,提出的钢丝绳张力主动控制方法均可以更有效地减小2根钢丝绳张力差,进一步保证提升系统的安全运行。     

基于尖点突变模型巷道层状围岩失稳机制及判据研究

巷道顶部围岩受力系统是高度非线性的复杂大系统,尤其是层状围岩的突变失稳问题更是目前实际工程中的难点和科学研究的重点。在基于层状围岩稳定性地质力学模型和势能函数的基础上,建立了弯折失稳破坏的尖点突变模型,注重研究系统状态发生突变时外界的控制条件,主要阐述非线性系统从连续渐变状态走向系统性质的突变,并据此分析了层状围岩突变失稳破坏过程中的能量转化发生机理。基于定态曲面方程和分支曲线方程,推导得出系统失稳的充要力学条件,建立了符合实际的岩体破坏分析方法和失稳判据,揭示围岩的稳定性主要由外力(P,q),岩体的弹性模量(E),容重(γ_c),层间极限剪应力(p_t)以及几何形态(l,h)控制,并提出了防护建议。结合矿区巷道围岩实例,运用尖点突变失稳判据预测分析结果与实际情况相符合。     

基于系统特性的齿轮箱故障诊断

将传递函数理论引入齿轮箱故障诊断,用频响函数代替传递函数进行系统分析。在单输入输出的齿轮箱实验台上做仿真实验。以主轴转矩信号为输入,箱体上采集的振动信号为输出,利用功率谱估计方法求出系统的频率特性函数。在相同实验条件下,频响函数发生改变标志着系统出现故障,认为这种故障的出现为系统失去稳定性。通过Nyquist稳定判据分析系统频响函数,如果系统不稳定,将有故障存在。     

基于无线传感器网络的煤矿井下水泵监控网络结构研究

研究了一种利用无线传感器网络采集水泵运行信息、并对煤矿井下多水平水泵房进行联合控制的网络体系结构。针对井下多水平泵房的特殊环境以及无线传感网络节点的能耗和延时问题,对传统LEACH协议进行了改进,设计了一种适当的改进型LEACH协议,并通过Matlab软件进行仿真验证。最后,提出了一种将无线网络系统延时作为水泵模糊控制输入的无线网络控制模型,减小了延时对系统控制性能的影响。改进后的协议可明显提高无线网络控制系统的稳定运行时间。     

模糊PID控制技术在排水控制系统中的应用

针对水泵变频调速排水系统具有非线性、大时滞的特点,设计了一种模糊PID控制器,包括模糊控制策略的设计思想。该控制器能够根据不同的工况条件选出合适的控制参数,对水仓中的水位调节进行有效控制。仿真结果和实际应用表明,采用模糊PID控制器后,控制系统的响应速度加快,超调量减小,过渡过程时间大大缩短,振荡次数少,具有较强的适应性和良好的稳定性。     

不对称油缸电液伺服系统分析

利用自动控制理论,对多关节凿岩台车的不对称油缸电液伺服系统进行了分析。通过计算油缸的液压弹簧,推导出不对称液压油缸的固有频率。同时给出了电液伺服系统的传递函数、控制数学模型的简化计算方法以及该系统的稳定性判据。对系统控制精度进行了必要的讨论,提出了提高不对称油缸电液伺服系统性能的方法和途径。     

紫金矿选煤厂絮凝剂添加系统自动化改造

针对紫金矿选煤厂入料原煤灰分高、细粒含量高、矸石易泥化及尾煤浓缩机絮凝剂添加不合理的问题,提出了一种三点式浓缩机上清液浊度变化检测方法,并进行了自动化改造。工业试验表明,改造后溢流水浊度稳定性明显提高,达到了指标要求,改善了循环水质量,降低了药剂消耗。