基于空气动力学的赛车牵引力控制系统

针对传统牵引力控制系统无法满足赛车极限工况的情况,提出考虑空气动力学套件的某款FSAE赛车牵引力控制系统。通过Fluent完成对整车空气动力学套件的流体仿真计算,进而在Carsim中建立符合其空气动力学特性的车身子系统模型,解决了Carsim中无法建立赛车空气动力学套件模型的问题。根据赛车极限工况,设计开发了模糊PID控制器,通过模糊PID控制替代传统PID控制,实现PID参数的自适应,并在Carsim与Simulink的联合仿真平台上进行牵引力控制系统的动态仿真。最终,实车试验表明滑移率始终稳定在最佳值附近,动力响应满足赛事极限工况的要求。     

基于无人机平台的制导控制半实物仿真系统研究

基于无人机制导控制一体化和实时仿真技术,设计了一种新的包括惯性导航系统、GPS系统、三轴转台、仿真计算机和显示监控系统等的半实物仿真系统.该系统运用仿真计算机采集导航控制一体计算机的输出信号,进行无人机运动学、动力学模型实时解算,并将姿态信息传输给三轴转台;三轴转台和惯性测量装置完成无人机航向、姿态等模拟;导航和控制计算机运用导航信息生成控制指令,传输到仿真计算机.试验结果表明:惯性导航算法设计合理,仿真步长1ms,控制信号误差小于1%,该系统可以实现微型化,模块化,改进后可应用到无人机的制导和控制系统中.     

基于BP神经网络的车道保持控制系统

利用机械动力学仿真软件ADAMS/CAR建立了主要包括用于进行自主控制的转向系统及可输出状态变量车身模型的整车动力学模型,在MATLAB/Simulink环境下设计了基于BP神经网络PID的车道保持控制系统。通过输入输出接口实现了整车模型与Matlab的通信。利用建立的Matlab控制模块和ADAMS机械系统动力学模型实现了车道保持控制的联合仿真。仿真结果表明,所设计的车道保持控制系统能较好地实现在危险状态下的车道保持自主控制,且控制过程平稳。     

基于Vortex的6自由度平台洗出运动仿真

为了研究并联6自由度平台在车辆驾驶过程中的洗出运动,实现车辆动力学模型和6自由度运动平台模型的联合仿真,提出利用Vortex多体动力学软件对6自由度平台进行建模,复现车辆模型运动过程的仿真方法.平台液压油缸初始位姿采用解析法进行确定,在Matlab/Simulink中实现运动平台的洗出滤波算法和运动学反解算法,利用转弯和直线2种典型运动进行仿真验证.在给定路面上进行虚拟驾驶,Vortex车辆动力学模型解算结果使车辆产生相应的连续运动状态,相关动力学参数经过洗出滤波算法、平台运动学反解运算得到各油缸伸长量,驱动Vortex软件中建立的6自由度运动平台模型.结果表明,利用Vortex软件可以将车辆动力学模型和并联6自由度平台模型进行联合仿真,实现平台洗出运动的可视化.     

基于Vortex的6自由度平台洗出运动仿真

为了研究并联6自由度平台在车辆驾驶过程中的洗出运动,实现车辆动力学模型和6自由度运动平台模型的联合仿真,提出一种利用Vortex多体动力学软件对6自由度平台进行建模,复现车辆模型运动过程的仿真方法.平台液压油缸初始位姿采用解析法进行确定,在Matlab/Simulink中实现运动平台的洗出滤波算法和运动学反解算法,利用转弯和直线2种典型运动进行仿真验证.在给定路面上进行虚拟驾驶,Vortex车辆动力学模型解算结果使车辆产生相应的连续运动状态,相关动力学参数经过洗出滤波算法、平台运动学反解运算得到各油缸伸长量,驱动Vortex软件中建立的6自由度运动平台模型.结果表明,利用Vortex软件可以将车辆动力学模型和并联6自由度平台模型进行联合仿真,实现平台洗出运动的可视化.     

面向牵引力控制系统的AMESim与MATLAB联合仿真平台

基于MATLAB和AMESim软件建立了面向TCS的联合仿真平台。采用MATLAB建立了四驱汽车动力学仿真模型和控制模块,采用AMESim液压元件库建立了车辆液压制动系统的动态响应模型,通过AMESim专用接口模块和MATLAB S函数实现了两者间的数据交换,构建成联合仿真平台。采用试验研究方法修正了液压制动系统模型,并进行了典型工况TCS仿真,获得了可面向TCS开发的实用联合仿真平台。     

四轮独立驱动电动汽车动力学控制系统仿真

论述了四轮独立驱动系统作为汽车驱动系统的优势及在电动汽车上应用的技术潜力。比较了ICEV动力学控制系统与EV动力学控制系统的区别,提出了四轮独立驱动电动汽车的新动力学控制方法。该方法利用前轮转向角和车速的前馈控制与基于质心侧偏角和横摆角速度的误差反馈控制相结合来控制车辆运动状态,并通过最优控制的方法确定了反馈系数。建立了整车数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件生成系统的仿真模型,对所述控制系统进行了仿真研究。结果表明:前馈与反馈相结合的控制系统在各种路面条件下均可明显改善汽车的动力学性能。     

两轮并列式月球车的性能及其稳定性分析

随着国内外新一轮探月高潮的掀起,新型的月球车越来越受到人们的关注.文章提出了一种两轮并列式月球车结构以适应月球探测的特点和要求,并对两轮车的驱动原理和性能进行分析,为月球车的应用提供理论基础和参考依据.两轮车行走中箱体平台的稳定性是其在视觉导航及多车对接应用中的关键环节,针对箱体平台的稳定性对两轮车系统进行建模仿真并提出了两轮车系统的模拟控制方案.仿真结果表明采用状态反馈控制可以有效的实现两轮车系统的稳定性控制.两轮并列式月球车的特点和稳定性分析为新型探月车的研究提供新思路.     

车辆导航横向模糊滑模控制算法及性能仿真

通过减小车辆横向滑模控制器输出控制量的抖振对车辆转向机构的机械损伤,提高车辆导航跟踪精度.运用车辆动力学分析,结合预瞄导航模型,建立了车辆导航横向控制模型;在此模型基础上,利用模糊规则及反模糊化方法设计了模糊滑模控制器.在该控制器设计中,通过模糊系统隶属函数的变化,实现了削弱穿越滑模面所产生的抖振.对车辆导航横向控制算法进行了仿真分析,结果表明:该控制算法输出抖振幅度较传统横向滑模控制降低了82%~98%,跟踪精度提高了2.5%~3.5%,车辆导航横向控制系统的稳定性和鲁棒性优于传统横向滑模控制系统.     

低速四轮毂电动汽车电子差速控制仿真

汽车电动化是汽车发展的必然趋势,轮毂电机驱动电动汽车作为纯电动汽车的杰出代表,而电子差速控制系统是轮毂电机驱动电动汽车的基本配置之一.针对低速四轮毂电动汽车,对其电子差速控制系统进行了研究,提出了一种基于转速和滑移率联合控制的电子差速控制策略,通过Ackermann jeantand转向模型计算车轮参考转速,利用逻辑门限值的方法对车轮滑移率进行控制,进而得到车轮的目标转速.建立"魔术公式"轮胎动力学模型得到了车轮的最佳滑移率,然后建立Ackermann jeantand转向模型,利用该模型计算出车辆转弯时四个车轮的参考转速,设计了电子差速控制系统,仿真结果表明该控制系统可有效的实现差速转向,并且使车轮的滑移率控制在0～14%.     

基于MATLAB GUI的小型直流继电器多物理场仿真平台开发

为了提升多物理场仿真技术的使用便捷性、减少冗余操作和提高继电器产品设计效率,开发了小型直流继电器多物理场仿真平台。借助仿真平台能够实现结构修改后继电器模型的建立和仿真。仿真平台基于MATLAB GUI搭建,继电器电磁系统模型和机械动力学模型分别基于麦克斯韦定律和连续介质力学理论建立,机械动力学模型通过APDL建立及修改,电磁系统模型通过手动操作和VBScript脚本建立及修改。通过编写程序控制不同物理场模型运行和数据交互,实现继电器多物理场耦合。通过对仿真平台继电器仿真和样机实测结果的对比验证了模型和仿真平台的准确性。     

基于虚拟样机的数控铣床伺服控制系统

为了获得伺服控制系统的参数,综合运用自动控制理论、系统建模与仿真以及虚拟样机技术等知识,分别在ADAMS和MATLAB平台上建立数控铣床工作台的三维机械模型和控制系统模型,并进行了控制系统的联合仿真.通过对工作台进行速度仿真控制,取得了良好的仿真效果,证明了该系统模型的有效性.这种方法可用于数控铣床的设计和调试.     

CORDIC算法在导航解算系统中的应用

该文介绍了CORDIC算法原理,阐述了CORDIC算法的24位流水线结构设计与实现,给出了算法的仿真结果.根据硬件加速理论与NiosⅡ处理器特性,通过增加自定制指令的方式将CORDIC算法定制为NiosⅡ处理器指令,应用于导航解算系统中,提高导航解算系统的解算速度.     

四轮驱动车鲁棒轨迹跟踪控制器设计

建立了四轮驱动车运动学模型、带有不确定性的动力学模型和电机模型;利用反步设计方法设计运动学控制器、动力学控制器和电机控制器,实现了四轮驱动车鲁棒轨迹跟踪控制,且系统闭环渐进稳定。最后,通过仿真试验验证了所设计控制器的有效性。     

星球车车轮的滑转率估计方法

未来的勘探任务要求星球车自主运行于复杂的星球表面,车轮滑转率的有效估计是星球车高性能移动控制的关键.基于车辆地面力学理论,建立了基于滑转率的车轮-土壤相互作用力学积分模型,推导了积分模型中集中力的解析表达式.针对模型方程组的高度耦合性和复杂非线性,分析了模型参数间的耦合关系;结合被动滑转原理和参数关系分析结果,系统研究了星球车车轮的滑转率估计方法.通过开展轮壤相互作用试验,将车轮滑转率的模型计算值与试验所得值进行比较,验证了积分模型滑转率估计方法的正确性.     

并行网络控制系统服务质量管理

为解决网络控制系统因并行而导致的时延增大问题,协调并行控制效率与信息通信负荷,建立了网络控制系统并行化体系结构、质量衡量标准和服务质量管理模型.提出了基于控制器闲置时间的最大闲置时间最先(MvTF)的消息调度策略.以基于CAN总线的并行网络控制系统服务质量管理为例,建立了服务质量管理仿真模型,并将上述调度策略与单调速率调度策略进行了仿真比较.仿真结果表明,采用MVTF调度策略进行并行系统的服务质量管理能够有效提高网络控制系统的控制性能及网络利用率.     

工程车辆液力机械传动效率控制

为了解决大功率推土机在液力工况下持续作业时油温过高导致作业效率下降的问题,在对液力机械传动系统动力学模型研究的基础上,构建了系统动力学仿真模型及其效率控制系统模型。通过构建Isight与Simulink的联合仿真平台,采用拉丁方试验设计方法,对效率控制系统PID参数进行优化。仿真及试验结果表明:采取作业延迟作用及重载预判等技术手段对液力传动系统效率进行控制,可使液力变矩器在高效区域内工作,有效地抑制推土机液力传动的高温过热问题,提高了推土作业效率。     

激光通信大口径地面站机电联合仿真

针对激光通信大口径地面站对目标快速扫描、迅速捕获和稳定跟踪,减少伺服控制误差,采用Solidworks、ADAMS和MATLAB对大口径地面站机电控制系统联合仿真。联合仿真基于Solidworks建立的大口径地面站物理模型,在ADAMS建立起系统动力学模型,在MATLAB上建立起伺服控制模型。通过对系统模型仿真结果分析,说明系统响应速度快、超调量小,视轴指向精度优于5″,稳态跟踪精度优于10″,满足系统指标要求。仿真分析确立了系统的可实施性。另外伺服控制仿真参数为实际系统的控制调试提供了可靠参考,提高了设备研发效率。     

基于车轮倾角自矫正的平衡车

为了提高平衡车在全速速范围内直线行驶的稳定性,提出了基于车轮倾角自矫正的平衡车研究。将自适应动态面控制技术运用到平衡车车轮倾角调节系统中去,首先采用拉格朗日方法建立平衡车动力学模型,然后针对车轮倾角设计自适应动态面控制系统,最后搭建平衡车倾角调节系统的Simulink仿真平台,分别在不同给定速度下进行仿真实验,仿真结果表明,基于车轮倾角自矫正的平衡车系统能够在全速下稳定直线运行。     

基于ADAMS与MATLAB的Stewart次镜平台联合仿真

Stewart平台调整次镜位姿补偿像差,是提高空间相机成像质量的有效方法。为验证Stewart次镜平台机械及控制系统的可行性、正确性、提高设计效率,基于ADAMS与MATLAB接口技术,建立了Stewart平台机械与控制系统机电混合模型,进行了机电联合仿真研究。首先,对Stewart次镜平台进行了运动学理论分析,建立了运动学数学模型;然后,在ADAMS中建立了Stewart平台虚拟样机并进行运动学仿真,ADAMS中仿真结果与理论计算一致;再将ADAMS中Stewart平台动力学模型导出并嵌入MATLAB中,建立了机电联合系统模型;最后,以典型的阶跃和正弦位姿轨迹信号,对Stewart平台的位姿调整性能进行了仿真研究。仿真结果表明,Stewart次镜平台具有较高的稳态精度和较好的动态性能,仿真参数和数据为Stewart平台的研制提供了必要的设计依据。