基于MC9S12XS128的汽车电动助力转向控制器

针对EPS系统中存在有刷电机效率低、可靠性差的问题,采用永磁无刷直流电机作为助力电机;同时基于EPS系统的构成和工作原理,设计了MC9S12XS128型主控芯片为控制器内核的硬件电路,主要包括电机驱动电路、信号采集电路和最小系统电路;在助力电机的控制策略方面,结合EPS系统的助力控制目标,采用增量式PID算法控制电机扭矩;在程序设计方面,采用模块化的编写方式调试了EPS控制器的主程序以及各个模块的子程序,并添加了CAN通信模块以实现EPS控制器与整车的数据传输;最后对控制器进行了台架助力试验检测控制器和助力电机的运行情况,实验所测到的最大助力扭矩与设计最大助力扭矩误差小于1%。实验结果表明,无刷助力电机助力性能良好,达到预期助力目标,且控制器工作正常。     

电动助力转向系统模糊控制算法研究

针对电动助力转向系统(EPS)对控制系统的实时性、稳定性的要求,提出了一种应用于EPS的模糊控制算法,并将其应用在EPS控制器上组成模糊控制器。兼顾转向的轻便性和平稳性,在EPS实验平台上测试所设计的模糊控制器,并在线调整模糊控制参数,使EPS转向手感达到最佳。实验结果表明,所提出的模糊控制算法具有良好的跟踪性能,能满足EPS快速、频繁启停以及转向轻便、稳定的要求。     

电动助力转向系统随动特性仿真

电动助力转向系统（Electric Power Steering,EPS）必须随时根据驾驶员的操作,提供渐进随动的转向助力动作,所以系统必须有很高的跟踪性和很好的稳定性．在对EPS的工作原理和力学模型分析的基础上,建立EPS系统仿真模型,设计出一种模糊自适应PID（Proportion—Integral—Derivative）控制器,有效地改善了传统PID控制器的不足．通过仿真表明,这种模糊自适应PID控制器与传统PID控制器相比,具有更好的跟踪性和稳定性．     

基于LabVIEW的汽车EPS控制器测试系统设计

针对汽车EPS控制器的出厂测试设备存在软件维护性差、测试效率低等缺点,开发了一套新型测试系统。根据EPS控制器的结构和测试要求,设计了模拟负载(Loadbox)模块、测试夹具模块,并搭建了硬件电路测试平台。将Test Stand管理软件引入到Lab VIEW测试程序执行过程中,通过配置Test Stand适配器模块,对软件平台进行优化。经实例验证,所设计的测试系统运行稳定可靠,能够高效地对控制器功能进行测试。     

整车非线性系统的输入输出解耦及解耦比例微分控制

根据非线性解耦控制理论设计出解耦控制器,以消除装有主动悬架(ASS)和电动助力转向(EPS)的集成控制器中控制通道的耦合和路面不平度的干扰.为进一步减少响应时间和跟踪误差并降低超调量,在解耦控制器的基础上,设计出动态响应较为理想的解耦比例微分(PD)控制器.仿真结果表明,基于解耦控制的ASS EPS集成系统,与未集成的ASS或EPS系统相比,前者能更好地改善汽车动力学特性.此外,解耦PD控制与单独的解耦控制相比,在改善整车的行驶平顺性和操纵稳定性等方面效果也更为明显.为验证理论分析和仿真计算的正确性,进行实车道路试验,试验采用自行设计的ASS EPS集成控制系统,试验结果与仿真计算结果基本吻合,进一步验证了所提方法是正确有效的.     

基于LMI的EPS干扰抑制控制器的设计

电动助力转向(EPS)系统工作过程中存在量测噪声、非线性摩擦和路面扰动。为抑制这些干扰因素对EPS系统和汽车操纵稳定性的影响,建立了EPS非线性动力学模型。引入H∞控制算法,并结合线性矩阵不等式(LMIs)方法设计了最优H∞动态反馈控制器,采用三自由度整车模型进行控制器的仿真验证。仿真分析结果表明,在所设计的控制器的作用下,路面扰动对汽车质心侧偏角和横摆角速度的影响分别减少了63.4%和68.7%。     

磁悬浮系统的变速趋近律滑模控制

为了抑制常规滑模控制在磁悬浮系统控制中的抖振问题,应用一种变速趋近律方法设计磁悬浮系统滑模控制器.控制器将系统的状态范数引入滑模控制律,以自动调整变结构切换控制项的增益,控制信号抖振幅值能够逐步衰减,并引导系统渐近稳定到原点;利用Lyapunov稳定性理论验证了系统的稳定性,并给出了控制器参数设计的依据;仿真实验结果表明,基于变速趋近律的磁悬浮系统滑模控制策略具有良好的动、静态性能和较强的鲁棒性.     

一种基于Lyapunov约束的学习控制方法及应用

针对非线性系统的稳定控制器直接设计问题,提出一种基于Lyapunov稳定性条件的学习控制器设计方法框架,将传统的控制器设计与稳定性证明分析问题转化为以控制器为求解项,Lyapunov稳定条件为约束的最优化问题,提供了一种直接求解全局稳定的最优控制器的新途径。首先建立了以系统跟踪误为目标函数与以Lyapunov稳定条件为约束的最优化问题,接着给出了一类基于神经网络实现的PID结合前馈控制器设计形式,最后分析并设计了学习控制器求解方法,采用相关深度学习技术以提升求解能力。二阶线性与非线性系统仿真测试与一级旋转倒立摆模拟实验表明所提方法具有快速收敛、低误差、控制输出平滑且低幅值等特点;在加入扰动、噪声、参数不确定性和不同的测试期望输出条件下的反步法对比测试结果表明所提方法对扰动与噪声具有强抑制能力,同时学习控制器具有高泛化能力。基于V-Rep的一级旋转倒立摆模拟与四旋翼单轴控制实物实验结果验证了所提方法对物理系统控制问题具有高控制精度与强抗扰能力。     

电动助力转向系统H_∞鲁棒控制及其对操纵稳定性影响研究

针对电动助力转向(EPS)系统动态特性的要求,在考虑系统路面干扰、传感器噪声等不确定性因素的基础上,设计了一种基于H∞鲁棒控制的电动机电流H∞鲁棒控制器。建立了包括三自由度车辆模型及EPS系统模型的综合控制模型,并将汽车操纵稳定性、驾驶员路感以及EPS系统鲁棒性能作为控制目标构建了系统仿真模型。对所建立的电动助力转向系统与无助力转向系统进行了对比仿真,结果表明,所设计的H∞鲁棒控制器不仅对传感器噪声和路面干扰有明显地抑制效果,同时也能保证驾驶员拥有良好的路感,并明显地改善了汽车在高速行驶时的操纵稳定性。     

基于控制Lyapunov函数的履带式移动机器人轨迹跟踪

将履带式移动机器人简化为轮式移动机器人系统,建立了其运动模型.讨论了基于运动模型的履带式移动机器人的轨迹跟踪问题.在此基础上,基于控制Lyapunov函数,设计了履带式移动机器人的轨迹跟踪控制器.考虑到机器人的运动学约束,引入受限策略以保证其运动平滑.仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性.     

电动助力转向试验台开发

电动助力转向系统(EPS)节约能量,提高安全性,且有利于环保,是未来动力转向技术发展的方向之一.为配合EPS的开发,研究了EPS试验台.试验台测控系统运用虚拟仪器技术,把硬件和软件系统有机地结合起来,试验台能进行EPS部件测试和总成性能测试.在实车试验前,能获得基本的性能数据,可以对控制器等部件进行初步优化,有效地缩短EPS的开发周期.     

数控机床直线同步电动机磁悬浮系统的神经网络直接自适应控制

针对数控机床可控励磁直线同步电动机磁悬浮系统的强非线性、外部扰动不确定性的问题,设计基于RBF神经网络直接自适应控制器.通过分析磁悬浮系统的运行机理,推导运动方程及悬浮力方程,进而建立系统的状态方程;用悬浮高度的跟踪误差和误差的变化量构造误差函数,设计直接自适应理想控制器并采用RBF神经网络对其进行逼近;设计自适应律来估计神经网络理想权值,对误差函数的变化率构造二次型Lyapunov函数,利用Lyapunov稳定性理论来证明系统稳定;通过Matlab对控制系统进行计算机仿真,结果表明该方法设计的控制器与自适应模糊滑模控制器和PID控制器相比,空载启动时调节时间减少了23.5％,突加负载时动态降落减少了64.7％,恢复时间减少了38.2％,具有稳态误差小,调节时间和恢复时间短,抗扰性较强的优点,能有效提高磁悬浮系统的控制性能.     

汽车电动助力转向系统特性及其与整车性能的匹配研究

分析了汽车电动助力转向（EPS）系统的结构及其动力学特性,建立了线性三自由度汽车模型及其与EPS系统的集成数学模型;采用自适应模糊神经推理系统确定助力电机的目标电流,采用自适应单神经元PID控制器跟踪助力电机的目标电流,通过台架试验数据来训练模糊神经网络,确定不同行驶工况的转向助力值。通过仿真计算,研究了EPS系统与整车操纵性能的匹配关系及EPS系统主要参数的设计原则,为EPS系统的结构参数和控制参数的优化设计提供了依据。     

基于逆系统方法的起重机网络远程控制策略

以起重机为网络远程控制对象,基于逆系统方法设计了起重机速度和磁通的解耦伪线性系统;并对此伪线性系统引入了线性反馈.针对网络控制系统中存在的网络诱导时延问题,建立了基于网络的起重机闭环系统模型,并以此为基础设计了速度和磁通的滑模控制器.利用Lyapunov定理证明,设计的控制器能够使系统状态收敛于滑模面,并能够保证闭环网络控制?破 系统全局稳定,仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

热轧立辊电液伺服系统的自适应模糊控制

以热轧立辊为研究背景,针对其液压伺服系统存在的非线性、参数不确定性以及负载干扰等特点,基于模糊基函数网络提出一种自适应控制方法.首先将非线性系统线性化并将其作为已知系统,利用这部分已知的动态特性设计反馈控制使标称系统稳定.然后利用模糊基函数网络仅学习非线性系统不确定性的上界,将输出作为补偿控制器的参数,并在Lyapunov稳定意义下构造自适应控制器,该自适应控制器不仅确保了闭环系统的鲁棒性而且加快了跟踪误差的收敛速度.将该控制器应用于某热轧立辊电液位置伺服系统中进行仿真研究,结果表明,该控制器优于传统的PID控制器,可以取得较好的控制效果.     

高速电梯水平振动的鲁棒控制

为了研究高速电梯的水平振动,基于刚体动力学理论,建立电梯轿厢水平振动的空间动力学模型.为了消除参数不确定性及外扰作用的影响,应用Lyapunov方法,分别针对轿厢的平动和转动设计位置鲁棒控制器和姿态鲁棒控制器.其中应用位移、速度和加速度反馈和Lyapunov方法设计位置控制律;应用输入/输出反馈线性化和Lyapunov方法设计姿态控制律.仿真研究表明,所设计的控制器有较好的性能,在参数不确定性和扰动存在的情况下,能有效降低电梯的水平振动.     

基于Lyapunov法的非完整移动操作机运动规划

研究了受非完整约束的轮式移动操作机运动规划问题.根据拉格朗日动力学原理建立满足非完整约束条件的动力学方程,并证明该方程的结构特性.基于Lyapunov理论设计了运动控制器,实现系统从初始位置到目标位置的运动规划.仿真结果表明该控制器的有效性.     

非线性广义模糊系统的镇定控制器设计与分析

通过把一般的模糊模型等价变换到广义模糊模型,应用广义模糊Lyapunov函数的分析方法,研究T-S模糊系统的稳定性与控制器设计问题。首先,将T-S模糊系统表示成模糊广义系统的形式;然后利用广义模糊函数Lyapunov函数得到模糊系统稳定的充分条件,并且给出基于线性矩阵不等式(LMI)的PDC控制器设计方法。该方法与已有的模糊Lyapunov函数方法相比,计算量小,并且表达式LMI形式,容易求解。最后,通过例子验证方法的优越性和有效性。     

双方向盘教练车转向系统控制器的设计研究

将EPS与原教练车机械式转向系统相结合,设计研发了双方向盘教练车转向系统。控制系统主要由控制器、助力电机、传感器、信号处理电路、驱动逻辑电路和故障报警电路等组成。设计了以8位的C8051FOOX为核心的控制器。介绍了控制器的工作原理、硬件结构以及软件设计。通过实验表明该控制器满足工作需要。     

基于Lyapunov直接法的静止无功发生器控制策略

针对静止无功发生器(SVG)系统控制器的设计,结合Lyapunov直接法和PI的优点,提出采用Lyapunov理论设计电压环,采用最优PI参数计算方法设计电流环的方法。该方法选择参考直流电压的平方作为变量构造Lyapunov函数,从Lyapunov稳定性理论出发,设计电压环的控制律。仿真与实验结果表明SVG系统能有效跟踪参考信号,鲁棒性强。