机械臂轨迹的分层循环MPC跟踪控制策略

为了实现机械臂对给定轨迹的高精度实时跟踪,设计了分层循环MPC控制器。建立了6自由度机械臂的动力学模型和状态空间模型。从分钟级控制器和秒级控制器2个层次设计了控制器,分钟级控制器使用MPC控制实现,用于改善对给定轨迹的跟踪精度;秒级控制器使用PID控制实现,用于改善控制的实时性。将秒级控制器的控制结果反馈给分钟级控制器,分钟级控制器对控制律进行实时优化,实现了分层循环控制。经仿真验证,PID控制下机械臂末端轨迹的SSE为1 840.9,分层循环MPC控制下机械臂末端轨迹SSE为1 221.3,比PID控制结果减少了33.66%,表明分层循环MPC控制具有更高跟踪精度。使用机械臂实验对控制器的动态性能进行验证,PID控制的调节时间为0.34 s,分层循环MPC控制的调节时间为0.08 s,比单纯PID控制减少了4倍以上。以上数据说明了分层循环MPC控制器具有更优的控制效果。     

采用状态扩展MPC与转角补偿的无人车路径跟踪控制

采用传统模型预测控制（MPC）的无人车难以同时保证路径跟踪精度和实时性,针对此问题,本文设计了一种采用状态扩展MPC与转角补偿的路径跟踪控制器。建立了车辆三自由度动力学模型,设计了基于状态扩展的双反馈MPC控制器,并根据车速调整控制器参数;建立了车辆-道路跟踪模型,根据车辆横向和航向偏差设计了转角补偿模糊控制器;利用MATLAB/Simulink和Carsim软件对所设计的路径跟踪控制器进行联合仿真分析。结果表明：相比采用传统MPC控制器的车辆,在中、低车速下,状态扩展MPC控制器的控制增量求解时间平均值降低14%以上,路径跟踪控制器跟踪道路的横向和航向偏差最大值分别降低23%和17%以上,具有较好的路径跟踪性能。     

极限工况下SUV防侧翻控制策略研究

对SUV在高速转向时的侧翻稳定性进行研究,建立Carsim车辆动力学模型,基于轮胎动态的横向载荷转移原理,设计了一种通过模糊控制方法控制侧向加速度调节车轮制动力实现SUV主动抗侧翻的防侧翻控制器,针对高速紧急工况下SUV车型侧翻过程在Simulink环境中对车辆模型进行动态侧翻稳定性仿真分析。     

修正因子法模糊控制在航空发动机中的应用

针对航空发动机复杂多变、非线性的控制要求,采用一种基于修正因子模糊控制方法设计控制器,并对航空发动机的基本发动机控制模型进行仿真实验。仿真结果表明:基于修正因子模糊控制方法设计的控制器具有超调量小、上升时间和调节时间短的特点;与传统的PID控制方法相比较,可以达到更好的控制效果。     

轮毂电机驱动汽车主动悬架模型预测控制器设计

针对轮毂电机电动车辆的动力吸振器悬架结构，提出了一种基于模型预测控制(MPC)的主动悬架控制策略。建立了一个具有动力吸振器模型的车辆单轮模型。以乘坐舒适性为主要控制目标，以电机执行器、悬架行程结构空间、保证轮胎附着为约束，设计了一个主动悬架MPC控制器。针对部分采样时刻由约束条件引起的控制器失效带来的车身加速度突变问题，又将悬架动行程引入目标函数以优化控制器。研究结果表明，引入悬架动行程的模型预测控制可在满足其他约束前提下，较好地解决控制器失效问题，并显著提升悬架总体性能。     

基于模糊控制的四轮转向汽车研究

将模糊控制技术应用于四轮主动转向汽车控制策略研究,通过模型跟踪技术,提出一种以模糊控制横摆力矩输出作为反馈的新方法,设计了反馈控制器,同时采用前、后轮比例控制作为前馈提高系统响应时间,并对所设计的控制器在不同车速下的阶跃响应进行仿真分析与对比,结果证明基于模糊控制理论所设计的控制器可以适用于汽车的四轮转向系统,并能很好的跟踪理想模型,提高了汽车的操纵稳定性。     

基于变预测时域MPC的自动驾驶汽车轨迹跟踪控制研究

为了保证自动驾驶汽车轨迹跟踪的精度及行驶过程中的稳定性,提出一种基于车辆横向稳定状态在线识别和模糊算法的变预测时域模型预测控制（MPC）方法。针对车辆稳定状态的在线识别,采用k-means聚类算法对车辆行驶状态参数进行聚类分析,得到聚类质心,通过在线对比当前车辆状态量与不同聚类质心之间的欧氏距离获取车辆的实时安全等级。同时计算出当前车辆的轨迹跟踪横向偏移量,以这二者为输入,通过模糊控制算法在线计算出预测时域的变化量并输出给MPC控制器实现预测时域的自适应调整,最后求解出自动驾驶车辆跟踪轨迹的最优的控制序列,以达到在保持车辆稳定的前提下实现高精度轨迹跟踪控制的目的。CarSim/Simulink联合仿真结果表明,改进后的变预测时域MPC算法在提高自动驾驶汽车轨迹跟踪精度及横向稳定性方面的表现优于传统MPC控制器。     

基于脉宽调制方法的超声马达自适应模糊控制研究

本文主要研究自适应模糊控制在超声马达系统中的应用,阐述了自适应模糊控制理论和超声马达自适应模糊控制实现方法。文中应用脉宽调制方法设计了一种超声马达自调整比例因子模糊控制器,并在主模糊控制器中选取占空比系数作为输出量,马达速度误差与误差变化作为输入量;辅助模糊控制器中增加基于控制系统状态的比例因子调节系数,来实现模糊控制器的实时改进。文中对所设计的自适应模糊控制系统进行了仿真研究,同时实验测试了系统的闭环性能,结果显示,应用脉宽调制方法进行速度调节效果明显,线性较好;自调整比例因子模糊控制系统较好地改善了超声马达的速度平稳性。     

基于MPC5554的飞机二次配电设备多路采样的设计

分析了以32位PowerPC微控制器MPC5554为核心的飞机二次配电设备的结构和功能，介绍了MPC5554中eQADC（增强型序列模数转换）模块的工作机制。针对MPC5554进行多路模拟信号采样数据存取量大的问题，提出了一种由eDMA辅助完成多路采样的方法，并以嵌入式操作系统μC／OS-Ⅱ为平台对多路采样实时任务进行了设计。飞机地面电网试验表明，该系统运行稳定可靠，能够实时准确采集多路信号，并显著提高了主CPU的效率。     

基于MPC的无级变速器控制优化策略研究

金属带式无级变速器(Continuously variable transmission, CVT)夹紧力是影响CVT系统传动效率及整车燃油经济性的重要因素,针对传统控制策略难以准确、合理地获得最优夹紧力控制范围的问题,提出了基于模型预测控制(Modelpredictive control, MPC)的控制策略。根据传动系统运动学原理,建立CVT动态方程及状态空间表达式,设计CVT模型预测控制器。考虑夹紧力具体约束限制,将无约束优化问题转化为二次规划问题,利用预测控制器求解每一时刻的夹紧力最优控制序列,构造最优夹紧力输入。在CVT系统输出侧施加干扰转矩,结果显示系统鲁棒性良好。同时,为验证MPC控制策略的可行性,利用Simulink和AMEsim进行联合仿真,并在紧急加速、紧急制动及综合工况下进行实车验证。结果表明:相较于传统控制,基于MPC的控制系统能够将传动效率提高8.72%～9.23%、油耗降低5.61%,为进一步解决CVT控制问题提出新思路。     

基于最优控制技术的船舶航向控制研究

航向控制精度和航向控制能耗是考核航向控制性能的重要指标。高海况下由于海浪干扰力矩较大,很难通过操舵对航向的精确控制;低海况下操舵具有提高航向控制精度的能力。为满足船舶对航向控制精度的需求,可以通过调整控制参数提高航向控制精度。最优控制可以实现控制系统对控制精度和能量消耗的调节。根据海况和航向控制对控制精度和能耗的需求,采用最优设计不同的控制器,实现航向控制系统对控制精度和能耗的调节。     

基于模糊控制的多电机同步控制

以实现轧钢生产机组多电机同步控制为目标,设计了一个基于模糊PID控制算法的多电机同步控制系统.根据具体需要,舍弃了现场总线,提高了系统响应速度;通过控制变频器控制端子上输入电压的大小来调频调速,提高了系统的稳定性;最终实现了多电机的同步控制.     

基于模糊PID控制的张力位置闭环伺服控制系统的研究

为使纤维缠绕张力控制系统性能得到提高,通过分析张力系统的受力不确定性,引用自适应模糊PID优化控制方法,并将其应用于纤维缠绕张力控制系统。结果表明,模糊自适应PID控制方法简单实用,适用于该张力控制系统,并且使纤维缠绕张力控制系统的控制性能得到显著改善。     

基于温湿度模糊控制的智能温室控制系统

介绍了智能温室控制系统的基本原理和软硬件构成,针对温湿度变化规律和控制要求,采用模糊控制技术,实现了温湿度的平滑控制。建立的温室智能控制系统具有布线简单、系统控制器稳定、数据传输可靠性高等特点。     

基于工控机的螺接件分解控制系统

螺纹连接具有诸多优点,在军用及民用机械工程装备中得到了广泛的应用.在多种机具的维修与螺纹连接的军用装备的处废工作中面临大量的螺接件分解任务.为此介绍一种基于工控机的螺接件分解控制系统,系统自动化程度高,稳定性好,生产效率远高于传统设备.     

基于DSP控制的CCAS溶解氧控制系统

针对CCAS污水处理中溶解氧浓度控制存在的问题,建立了溶解氧DO环、速度环和电流环组成的三闭环系统模式,以TMS320LF2812作为主控芯片,实现了对风机的FOC矢量变频控制、对溶解氧施以Smith预估补偿的闭环控制,系统仿真证明,该系统具有良好的动态性能,较高的实用价值。     

基于工控机的螺接件分解控制系统

螺纹连接具有诸多优点,在军用及民用机械工程装备中得到了广泛的应用.在多种机具的维修与螺纹连接的军用装备的处废工作中面临大量的螺接件分解任务.为此介绍一种基于工控机的螺接件分解控制系统,系统自动化程度高,稳定性好,生产效率远高于传统设备.     

基于控制图的机械设备预防控制模型研究

控制图已经成为最常用且有效的过程质量控制工具,对设备的零备件利用控制图进行监控,进而对系统因素进行预防,能够大幅度降低维修费用。假定设备零备件服从威布尔分布,用最大似然估计法建立联合方程组,计算出威布尔分布的参数。随后以休哈特的极差控制图为基础,构建出威布尔分布下的极差控制图,最后以实例验证该模型的有效性。     

基于模糊控制的液压伺服控制系统研究

针对非线性的液压伺服控制系统,设计了一种常规PID控制器和一种模糊PID控制器,并分析了它们的优点和缺点。通过MATLAB仿真表明,该模糊控制器既具有常规PID控制器高精度的优点,又具有模糊控制器快速、适应性强、可靠性高的特点,为液压系统控制提供了可行的方案。