起落架磁流变减摆器模糊PID控制算法的研究

为了减小飞机机轮的摆振,提高飞机乘坐的舒适性和驾驶的安全性,将磁流变控制技术应用于飞机起落架减摆器,实现减摆器阻尼力的实时智能控制;针对磁流变减摆器,建立了飞机起落架摆振的半主动控制非线性动力学模型,设计了模糊PID控制算法,并使用Matlab/Simulink建立了半主动控制仿真模型;通过调节流过磁感线圈的电流大小改变磁流变减摆器的阻尼力,从而减小机轮摆动实现半主动控制;通过动力学仿真,在给定速度下分别对比未安装减摆器、被动控制下以及半主动控制下机轮摆角、侧向位移、侧滑角随时间变化的曲线,结果表明了模糊PID控制算法的正确性和可行性,该控制策略可以较好的抑制机轮的摆振,同时也表明模糊PID控制算法具有良好的可控性,减摆效果也明显优于传统的被动控制。     

基于双臂摆动的仿人机器人偏摆力矩矫正方法

针对仿人机器人在步行时产生的绕ZMP(零力矩点)的偏摆力矩导致其失稳甚至摔倒的问题,提出了一种基于双臂摆动的偏摆力矩矫正方法.分析了偏摆力矩产生的原因及其对机器人步行稳定性的影响;根据仿人机器人的连杆模型和手臂摆动的单摆模型,推导出了双臂摆动力矩的表达式,结合双臂摆动的示意图阐述了利用双臂摆动力矩矫正偏摆力矩的原理;采用三次样条插值规划出双臂参数化的摆动角轨迹,再通过穷举法遍历摆动角参数使双臂摆动力矩满足偏摆力矩的矫正要求.仿真结果表明,该方法不仅能较好地矫正偏摆力矩,使机器人实现稳定的步行,而且能保证双臂的摆动角轨迹单调、平滑和周期性。     

采用智能算法参数整定的磁流变减摆自抗扰控制

为了提高飞机起飞和降落过程中的稳定性及安全性,采用磁流变阻尼器进行飞机前轮摆振控制。本文描绘了改进的Bouc-wen模型磁流变阻尼器的力学特性,并将之用于一个三自由度的飞机前起落架模型中,而后为此设计了减摆自抗扰控制器(active disturbance rejection control, ADRC);然后采用混沌分数阶天牛群算法整定优化自抗扰控制器的参数。最后,仿真结果显示经智能算法优化参数后的减摆自抗扰控制器能够较好地控制摆振现象,并且其性能具有一定的鲁棒性。     

基于CFD的减摇水舱流体仿真

研究海洋救助船水舱稳定性优化问题,减摇水舱是最有效的减摇装置之一,可在全航速下实现船舶横摇减摇,通常是在台架和实船实验中验证水舱性能的直接有效性,但是耗时长,造价高,针对以上实验的局限性,提出采用CFD流体软件分析水舱的特性.减摇水舱内气体和液体运动是一种典型的VOF气液两相模型,通过对海洋救助船水舱模型建模,分析了水舱内阻尼板布置不同对水舱产生的最大对抗力矩调节,对抗力矩与横摇运动之间相位差以及水舱固有周期的动特性进行仿真.仿真结果表明,减摇水舱流体优化准确性能够满足平衡性要求,为水舱的设计提高有效的依据.     

一种重力敏感器阻尼系数测试方法

当重力敏感器内部充满阻尼液时,其表体内弹性系统的阻尼系数由阻尼液粘度和敏感器内部结构共同决定.提出了一种实际测量重力敏感器阻尼系数的测试方法.分析了重力敏感器的阻尼系数和内部结构的关系,给出了敏感器工作原理模型,推导出敏感质量振幅的函数关系式.通过在力矩线圈上施加不同频率、不同幅值的激励源信号并测试敏感质量振幅的方式,绘制出不同阻尼系数下敏感质量的振幅-频率关系曲线,将之与理论函数曲线对照来确定相应的阻尼系数值.试验结果表明:该阻尼系数测试方法能够有效地测试出充满不同粘度阻尼液的重量敏感器的阻尼系数,为阻尼液粘度的选取和控制回路的设计提供参考.     

基于腿部关节控制的仿人机器人偏摆力矩控制方法

针对机器人步行过程中产生的偏摆力矩影响步行稳定性的问题, 提出一种全新的基于腿部关节控制的偏摆力矩控制方法. 分析了偏摆力矩产生的原因及步行过程中垂直方向上的力矩平衡条件; 根据仿人机器人连杆模型和力矩平衡条件, 将偏摆力矩控制问题转化为带约束条件的二次规划问题, 推导出支撑腿腿部关节角度控制的表达式, 设计了腿部关节自适应控制器以提高轨迹跟踪性能, 并给出了稳定性证明. 仿真结果表明, 该方法能较好地克服偏摆力矩的影响, 使机器人实现稳定的步行.

     

基于虚拟机的飞机起落架运动模型构建研究

研究飞机起落架运动模型的构建,保证模型构建精度.在飞机起降时,前轮摆振是一种严重威胁飞行安全的现象,因其摆振的不规律性,传统的动态模型构建方法不能正确对摆振进行稳定性分析,造成构造的模型精度不高的问题.为了解决上述难题,提出了虚拟机的模型构建方法.由于柔性虚拟机理论利用轮胎特性和动力学参数对前轮摆振特性准确分析,避免了刚性摆振研究的不准确,通过在ADAMS中分析得到数据特性构架起落架的准确虚拟机模型,根据起落架摆振试验和相关工况对模型进行校验,保证了构建模型的精度.仿真结果表明,模型构建方法能够有效解决摆振的影响,构建高精度的蘑菇型,使模型更逼近现实,为起落架研发提供可靠的数据参考.     

起落架缓冲器常油孔阻尼性能分析

缓冲器是飞机起落架缓冲系统中的重要部件,阻尼性能是起落架缓冲性能的关键指标.首先对某起落架缓冲器常油孔阻尼阀阻尼性能进行了工程估算,进而基于FLUENT软件,采用动网格方法建立了该缓冲器阻尼阀的仿真模型及该缓冲器阻尼阀的仿真模型并进行了阻尼特性分析.工程估算和仿真分析结果表明：仿真分析与工程估算得到的结果大体一致.     

双摆旋转起重机轨迹生成

虽然起重机系统的荷载摆动呈现出双摆特性比单摆特性更加接近于实际生产,但是,在这种情况下,系统特性分析和控制器的设计难度将大大增加.为此,本文提出一种基于S型曲线轨迹生成法实现旋转起重机两级残留摆角的抑制.首先根据拉格朗日运动方程推导出双摆旋转起重机的数学模型,再采用干扰观测器对该模型中的摩擦项、各子系统之间的耦合项进行补偿从而获得线性模型.由于各子系统中的一、二级摆角仍然是耦合的,因此采用模态分析对其进一步简化从而获得各自子系统的线性解耦模型.其次,分别为各子系统设计S型曲线轨迹,相关参数可通过求解代数方程获得.最后,数值仿真验证该方法的有效性.     

倒立摆控制系统研究综述

回顾了倒立摆控制系统研究的历史.对各种类型的倒立摆系统进行了分析,阐述了不同倒立摆系统的共性以及特性.结合PC+运动控制器这一运动控制系统结构,通过机理建模、动态特性分析、仿真以及实际系统实现等综述了倒立摆控制系统设计过程.并对其中可能出现的问题进行了分析与综合,提出了较为详细的解决办法与步骤.     

飞机液压能源系统振动特性优化控制仿真北大核心CSCD

液压能源系统振动引起的管路失效问题突出,严重威胁飞机液压系统的可靠性。为了深入研究液压系统振动特性的优化控制,考虑了频率相关摩擦模型的传递矩阵法计算流体管路的频率特性,同时采用面向对象的编程思想,在Visual Studio 2010/MFC软件开发平台上,自编基于流程图的飞机液压能源系统振动特性仿真软件(HCAD-1.0),为液压系统振动特性分析提供了方便、快捷的途径。对国内某型飞机液压能源系统振动特性进行仿真对比分析,结果验证了缓冲瓶和支管对压力脉动的优化控制作用,为液压能源系统振动特性优化控制提供了科学依据。     

侧向推搡下的四足机器人复合抗扰控制策略

针对四足机器人侧向推搡下的平衡恢复问题,提出了一种复合抗扰反应式鲁棒控制策略.该策略由摆动相的自适应侧摆规划策略和支撑相的关节抗扰控制构成.摆动相自适应侧摆规划策略通过四足机器人足端落地点的力平衡条件进行主动式步态规划以保证机器人在侧向推搡下的姿态稳定,并基于关节输出力矩给出了侧摆的启动条件.支撑相关节抗扰控制通过带扰动项的四足机器人完整动力学模型设计了基于干扰观测器的鲁棒滑模控制器,实现对侧向推搡扰动的补偿.最后,通过Matlab与ADAMS联合仿真验证了提出的控制策略的有效性.     

非独立悬架车辆自激摆振的数值仿真分析

基于一个三自由度的转向系统模型,利用数值仿真方法分析了横拉杆刚度、主销后倾角、转向机刚度、轮胎侧偏刚度、轮胎拖距、转向机阻尼、绕主销当量阻尼等参数对载重汽车自激型摆振的影响.仿真分析的结果表明,上述参数发生变化时,可诱发自激摆振,但车速也是影响摆振的关键因素之一.在确定的系统参数和车速下,初始激励不仅可能诱发稳定的自激摆振,还可能是发散的运动.与受迫型自激摆振不同,自激型摆振的频率变化与车速的变化并不一致.     

减摇水舱试验台架横摇阻尼系数的试验研究

针对某型船舶横摇运动数学模型,依据缩尺比通过硬件和软件相结合的方法在减摇水舱试验台架装置上实现对该船舶横摇运动的模拟。应用角度传感器数据对台架摇摆的机械摩擦阻尼进行计算,并结合角速度传感器数据来模拟台架横摇阻尼力矩;通过台架横摇试验,绘制了力矩和角度试验曲线。对试验曲线的分析可知,应用传感器确定的台架阻尼系数能够满足台架模拟船舶横摇运动的要求。     

飞机地面滑跑方向的模糊控制系统仿真研究

目前对飞机地面偏航运动研究不足.此外,在精确建立飞机地面滑跑模型的同时考虑左右主机轮所处不同路面状况时的飞机地面方向控制有一定难度.针对飞机地面滑跑时的偏航现象.在考虑飞机整体,机轮轮胎.路面状况等特性的情况下,研究了基于在线插值模糊控制的飞机地面方向综合控制方法.建立了三点式起落架布局的飞机地面航向非线性动力学模型.采用在线插值模糊控制方法,综合利用方向舵控制系统、前轮转弯控制系统和防滑刹车控制系统对飞机地面滑跑时的航向进行纠偏.仿真表明,在飞机的左右主机轮处于不同路面状况下时,该综合控制方法可以在不增加控制器复杂程度前提下,提高控制效率,对飞机航向进行有效纠偏.     

基于虚拟样机技术的摆盘发动机仿真

斜盘发动机作为水下航行器使用的一种特种发动机,理论分析存在很大的局限性,而虚拟样机技术有着多方面的优势。为了对发动机减振降噪,也必须进行多体动力学仿真分析。以某现役水下航行器使用的摆盘发动机系统模型为对象,建立虚拟样机模型。应用多体动力学分析方法,在UG和ADAMS软件平台上,获得了某工况下发动机主要部件的运动规律曲线,以及关键部件之间的作用力、力矩曲线。经过分析认为连杆与活塞及斜盘的冲击、滚轮与摆盘箱之间的作用力、摆盘与斜轴之间的轴承承受的负荷,是引起发动机振动噪音的主要原因。以上仿真结果将为摆盘机的振动噪声分析、有限元分析提供重要的依据。     

摆式陀螺寻北仪悬带摆角及质心平动分析

为了分析悬挂式摆式陀螺寻北仪悬带摆角和质心平动,从摆式陀螺寻北原理出发,由动静法推导了重力矩下摆式陀螺寻北运动的动力学方程,分析悬带摆角、转子轴垂直摆角与质心平动的关系,建立并解算其运动模型,通过实验验证,悬带摆角与垂直角是由相同的高低频率的简谐运动组成,并非传统解释的前者是后者的高频振动;质心平动是二者的线性叠加,且随垂直角在摆动中心水平两侧呈对称分布。     

行为受限下Acrobot起摆平衡控制研究

Acrobot是一种典型的二自由度欠驱动机械系统,针对实际中可能存在的杆二摆角及驱动力矩受限的问题,研究了行为受限下系统的起摆与平衡控制问题.将整个过程分为起摆和平衡2个阶段,首先利用垂直向上不稳定平衡点处近似线性模型,设计了基于LQR方法的平衡控制器,并以减小平衡控制过程力矩为目标讨论了切换姿态的优化问题;起摆控制采用了基于参考路径的能量泵入法,提出了一个改进的参考路径,采用部分反馈线性化方法实现对参考路径的跟踪,可以保证摆角在一定范围内摆动的情况下系统机械能不断增加,使起摆结束时具有更优的切换姿态,从而更容易切换至平衡控制阶段,同时使得平衡控制过程更加平稳,所需力矩更小.最后给出了实物实验结果,证明了所提控制策略的有效性.     

机轮刹车系统的控制与仿真技术

通过航空机轮刹车系统的控制类型、控制方式以及控制规律的现状分析,给出了目前航空机轮刹车控制系统存在的刹车偏航、爆胎、起落架抖动以及新型防滑控制律设计与应用等主要问题,提出了飞机防滑刹车控制系统的研究新领域:自动刹车技术、刹车余度控制技术、跑道自动识别技术以及电刹车系统的控制技术等;探讨了航空机轮刹车系统的模拟仿真技术、半实物仿真技术以及刹车系统的性能评估方法,展望了机轮刹车控制系统的研究方向和发展前景.     

倒立摆系统自适应高阶微分反馈控制

利用提取的系统高阶微分信息,提出了自适应高阶微分反馈控制器.某种程度上该控制器不依赖于单输入单输出(SISO)非线性仿射系统的模型.并且分析了闭环系统的稳定性和鲁棒性.通过将摆角方程的位移加速度看作是控制输入,将倒立摆系统转化成相互影响的两个SISO仿射系统,从而用两个串级高阶微分反馈控制器成功地实现了倒立摆系统的镇定与调节.数字仿真表明,控制器对摆的基准模型实现了较为满意的控制,而且该控制方法对非线性摩擦项,对摆长、摆质量、小车质量等参数变化以及外扰动具有强鲁棒性.