智能汽车路径跟踪混合控制策略研究

针对传统单一控制算法无法有效协调智能汽车不同转向工况下横向控制性能要求的问题,根据智能汽车在高速和低速转向工况下呈现出的系统特性差异,设计了一种基于PID控制和模型预测控制的智能汽车路径跟踪混合控制策略。该控制策略在低速模式下采用PID控制,在高速模式下则采用模型预测控制,通过车辆速度确定路径跟踪控制模式,进而设计带稳定监督的控制模式切换机制,实现了横向控制系统的平滑切换。基于Carsim和MATLAB/Simulink仿真平台对所设计的智能汽车路径跟踪混合控制策略进行了仿真验证,在此基础上,进一步完成了实车试验。仿真和实车试验结果表明,所设计的混合控制策略能够保证智能汽车不同速度下的路径跟踪性能,具有较好的跟踪精度、实时性和车辆行驶稳定性。     

有轨导引小车的弯道倾覆性分析及其设计改进

有轨导引小车(Rail Guided Vehicle-RGV)在现代物流装备中占有主要地位,为评估RGV设计的合理性,利用ADAMS软件建立了RGV虚拟样机模型并按照设计目标中的弯道半径、弯道速度对其进行了动力学仿真,考查RGV在弯道行驶中的倾覆性。仿真结果显示穿梭车总体设计良好,但根据欧盟对物流车辆的EN 528-2008标准,穿梭车在弯道行驶时稳定系数过小,存在倾覆隐患。这是由于穿梭车轮径、轮距设计方面的缺陷和设计目标中的弯道半径和运行速度相互作用,致使穿梭车在弯道行驶过程中倾覆力矩过大而稳定力矩过小的结果。文章对穿梭车弯道行驶过程中的倾覆情况进行了理论分析,并结合仿真信息对车轮和轴距尺寸进行了改进,使得RGV在满足设计的运行指标条件下达到EN 528-2008的倾覆性要求。通过仿真找出和发现RGV小车设计中的潜在问题,既缩短穿梭车的开发周期又降低了开发成本。     

密集存储系统中穿梭板的速度控制研究

为提高密集存储系统中穿梭板的运行稳定性及运行效率,主要进行了穿梭板的速度控制研究,介绍了密集存储系统中穿梭板的速度控制流程及两种速度控制模式,其中包括穿梭板的匀加速速度控制模式及变加速速度控制模式,在两种速度控制模式下,分别进行MATLAB仿真,对比分析速度控制结果,为穿梭板稳定高效的运行提出一套可实施的解决方案。     

双立柱巷道堆垛机速度控制方法研究

为了提高堆垛机运行过程的平稳性,掌握堆垛机无级调速中加速度及加加速度的控制规律。运用Matlab中的fuzzy control工具箱建立了堆垛机运行速度的fuzzy control model,并选用Matlab中的Simulink搭建了堆垛机立柱的摆动仿真系统。根据理论分析与模糊控制的效果,提出两种曲线控制方案,并依据方案分别进行堆垛机运行过程中立柱的摆动仿真。通过对比两种控制方案下堆垛机立柱的摆动情况,得到加速度及加加速度都会影响到堆垛机立柱的摆幅,采用波动较小的加速度进行加速运行,避免加速度的变化,或使加速度变化较为平缓,更有利于堆垛机运行过程的平稳性。     

基于分数次幂多项式的NURBS曲线快速插补方法研究

为减小NURBS曲线插补过程中对机床产生的柔性冲击,针对目前常用的S型速度控制策略中加加速度不连续以及速度变化相对缓慢的问题,在满足加加速度最大值限制的前提下,提出了一种基于分数次幂多项式的速度控制方法。结合加工路径曲率变化设计了前瞻算法计算加减速位移,自适应确定减速点。仿真结果表明,该方法可以快速提高进给速度,实现加加速度的平滑过渡。     

桥式起重机防摇摆的策略、产品与仿真

针对起重机在运行中的摇摆问题,对变频调速驱动的桥式起重机的运动学模型和多种防摇摆控制策略、产品进行了分析。参考起重机的实际设计参数,给出其数学模型,计算出在不同加速度下加速运行过程中的摆动数据,并使用一种多段速度给定的方法进行了Simulink防摇控制仿真,结果表明,该方法具有明显的防摇效果。     

基于三自由度四轮转向系统的控制研究

针对四轮转向汽车的控制要求提出了一种基于模糊理论和技术来判别理想控制方案的四轮转向多模式控制策略,根据前轮转角、车速、车速变化率等状态参数,通过控制后轮的转角来实现最佳的汽车横摆角速度、质心侧偏角和车身侧倾角。设计模糊选择器对车辆在不同工况下的转向特性进行分析判断,从而选择合适的控制模式,确定最佳的控制策略。并进行仿真,结果表明控制方案的可行性高。     

基于UG NX的拆码垛机系统联合运动仿真研究

基于UG NX对拆码垛机进行联合仿真,首先在MCD模块进行模型的相关定义,然后将模型通过OPC协议与PLC和触摸屏相连接,通过PLC和触摸屏来控制模型的运动。通过该模型,研究各个运动机构在PLC的控制下运动速度的减速、加速、运动轨迹和运行时间否满足要求。通过模型的仿真运行,可以确定设备各个机构的最佳运行速度和行程开关布置位置,减少了现场调试的工作量。     

基于惯量辨识的前馈控制算法研究

为了提高伺服控制系统的动态性能,通过研究速度和加速度前馈控制策略与基于模型参考自适应的惯量辨识方法,采用基于负载转动惯量确定加速度前馈系数的运动控制策略。分析了该方法在运动控制策略中的物理学原理,研究了前馈系数与转动惯量的内在联系。仿真结果表明该方法能有效提高伺服运动系统的响应速度与控制精度。     

非时间参考的类车机器人定点跟踪控制

针对移动机器人控制研究中的小车速度与加速度饱和限制现象,提出了非时间参考的定点跟踪控制方法。选择随时间单调递增的非时间变量为转向控制律变量,摆脱了移动机器人速度与加速度对控制律的时域限制。在Simulink中建立控制逻辑并进行了单目标点与多目标点连续跟踪仿真。单目标点跟踪仿真结果表明,对于任意初始状态机器人,提出的定点跟踪控制方法均能使小车到达目标状态。多目标点连续跟踪结果表明,可将定点跟踪控制策略应用于类车机器人的路径跟踪控制。     

主动悬架控制策略研究与试验验证

为了有效协调车辆乘坐舒适性、行驶平顺性及安全性,进行了基于粒子群算法的主动悬架混合控制策略研究。首先分析了天棚/地棚控制策略在提高悬架动力学性能方面的局限性;然后结合天棚和地棚控制策略,提出了混合控制策略,并采用粒子群算法进行了混合控制策略的控制参数寻优,确定了最优控制参数;随后,进行了混合控制策略下主动悬架和传统被动悬架在时域与频域内的对比仿真分析,仿真结果表明,混合控制策略下主动悬架的性能明显优于被动悬架,其车身加速度均方根值减小了13.89%,悬架动挠度均方根值减小了22.22%,车轮动载荷均方根值减小了8.59%,说明了混合控制策略在协调车辆动力学性能方面的有效性以及控制参数优化结果的正确性;最后,进行了台架试验,试验结果与仿真结果基本一致,从而验证了仿真结果的正确性。     

基于粒子群算法的主动悬架混合控制策略研究

为了有效协调车辆乘坐舒适性、行驶平顺性及安全性,进行了基于粒子群算法的主动悬架混合控制策略研究。首先分析了天棚/地棚控制策略在提高悬架动力学性能方面的局限性;随后结合天棚和地棚控制策略,提出了混合控制策略,并采用粒子群算法进行了混合控制策略的控制参数寻优,确定了最优控制参数;最后,进行了混合控制策略下主动悬架和传统被动悬架在时域与频域内的对比仿真分析,仿真结果表明,混合控制策略下主动悬架的性能明显优于被动悬架,其车身加速度均方根值减小了13.96%,悬架动挠度均方根值减小了26.01%,车轮动载荷均方根值减小了8.59%,说明了混合控制策略在协调车辆动力学性能方面的有效性以及控制参数优化结果的正确性。     

基于多体系统动力学的重载凹底平车动态响应仿真分析

为研究重载凹底平车的动态响应特性,基于多体系统动力学软件SIMPACK,建立320 t凹底平车系统刚体与刚柔耦合体动力学模型,进行动态响应仿真分析,仿真计算空、重车在不同速度下的运行,获得中底架试验点处的加速度动态响应结果。与线路试验值比较发现,在空、重车试验点位置加速度值的变化中,刚柔耦合模型的峰值要比刚体模型值要大,但两种模型下的总体趋势相似,加速度最大值都是随着速度的提高而逐渐增大,并且在每一种速度下刚柔耦合模型的值均比刚体模型的要大。另外,在运行速度不断提高时,仿真得到的两种模型的加速度平均值在空、重车试验点位置也是随着速度增加而增大,与试验结果吻合很好。其中,刚柔耦合模型的加速度平均值比刚性模型的更接近试验值,说明刚柔耦合模型比较合理。同一级速度下,重车的动态响应比空车大。     

紧急制动下车身姿态的控制研究

考虑到车辆行驶过程中遇突发状况紧急制动会引起车身姿态较大幅度地变化,同时受路面附着系数、道路条件等影响车轮也会发生抱死和侧滑。为了提高车辆在紧急制动工况下的平顺性和制动性能,改善车身姿态的变化,对非线性半车模型进行了研究,建立了包含主动悬架与制动在内的仿真模型,在主动悬架LQG控制、目标滑移率模糊控制的基础上,通过两者之间的相互影响,进一步设计了俯仰模糊控制策略来改善车身姿态。对车辆在不同控制下紧急制动进行了动力学仿真分析,结果表明,联合控制能够较好地抑制车辆俯仰角的变化,加大制动减速度,减小车身垂直加速度和制动时间,改善车辆的性能,证明设计的控制策略是有效的。     

起重机液压底盘自动挡行驶系统及仿真测试

分析了起重机行走系统的工况要求,介绍了自动挡系统的液压系统和操纵控制系统设计方案,对车辆行走速度系统的控制策略和控制方法进行了深入的分析和探讨,并以实车的液压和操控系统硬件和自动挡行驶驱动控制策略和控制方法为蓝本进行建模和仿真测试,通过虚拟测试验证了软硬件结合的车辆速度控制效果。     

硅片切割张力控制策略研究

对硅棒的切片加工技术进行了简介,分析了切割线在走线过程中张力波动产生的原因。提出基于伺服电机转矩控制和张力摆杆相结合的张力控制方案来替代现有的张力重锤控制方案,并建立了该控制方案运动学模型和动力学模型,为张力反馈控制提供了理论依据。通过建立速度控制模式下伺服电机的数学模型,提出模型参考自适应速度同步控制方案与张力摆杆的反馈相结合的张力控制策略。在MATLAB/Simulink仿真环境下分别建立基于PID控制策略和自适应控制策略的张力控制系统仿真模型,仿真结果表明该控制方案明显优于PID控制方案,能够有效控制线速度同步误差和张力波动。     

基于磁流变减振器不确定半车悬架模型的半主动鲁棒控制研究

在分析半车悬架结构不确定性的基础上,建立了磁流变减振器半主动控制的半车模型,设计了鲁棒控制框图和鲁棒控制器.为了提高运行速度和便于工程实现,对所设计的高阶控制器进行了降阶处理,并进行了被动悬架、标准鲁棒控制半主动悬架和降阶控制器半主动悬架的频域分析.结合鲁棒控制器和半主动控制策略,在Simulink环境下构建了完成了被动悬架和降阶鲁棒控制器组成的半主动悬架时域仿真模型,对车辆在不同等级路面、不同行驶速度情况下的舒适性进行了全面的仿真研究和分析.仿真证明,所设计的鲁棒控制器和处理方法满足工程需要,相对于被动悬架车辆簧载质量垂向振动均方根值降低了14.1%以上,俯仰角架速度均方根值降低了31%以上,控制效果良好,乘坐舒适性得到提高.     

桥式起重机半开环定速防摇控制方案研究

针对由人工操作、通过变频器和三相异步电动机驱动的桥式起重机,设计了以司机挂入的运行机构挡位所要求的速度作为系统输入,以小车实际速度和吊钩摆角作为系统输出的防摇控制方案。大、小车运行位置信息设置传感器进行检测,吊钩摆角、角速度通过观测器估计。在系统的状态空间描述下,给出了防摇控制策略的确定方法。仿真结果表明:控制方案对桥式起重机具有显著的防摇效果。     

超精密工作台控制方案的优化选择

采用直线电动机加气浮导轨模式搭建大行程纳米级分辨率的超精密工作台,并建立超精密工作台进给系统的数学模型.通过计算机仿真分别分析单位反馈PID控制、带加速度前馈的PID控制、位置速度双环反馈和Smith预估控制等控制模式在不同材料做导轨时的控制指标.在控制系统选择上采用层次分析法建立综合评价体系,通过分析、计算、比较,确定位置环、速度环的双环反馈控制为本工作台最佳控制方案.     

基于ADAMS的穿梭车曲线通过性能研究

转弯曲线半径小是穿梭车的优点之一,在小过弯半径工况下,曲线通过性能的好坏直接影响到穿梭车的工作状态.根据生产实际情况确定穿梭车各结构模块的具体结构参数,并建立三维模型.基于ADAMS建立穿梭车小过弯半径条件下导向轮、车体和轨道间相互作用的动力学模型,主要针对穿梭车运动部件即导向轮、车体和行走轮进行仿真和优化设计,将导向...