考虑系统不确定性的车辆主动悬架自适应模糊滑模控制

针对车辆主动悬架系统模型不确定性所引起的控制稳定性问题,提出了一种非线性主动悬架自适应模糊滑模控制策略。为提高车辆平顺性、确保汽车行驶安全性能,建立基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊方法的四分之一车辆悬架系统非线性动力学模型,将滑模控制与自适应理论结合设计合适的滑模面函数和滑模控制律,进而基于Lyapunov稳定性理论对所提出控制器稳定性进行分析。三种不同路面激励下的数值仿真结果表明,所提出的自适应模糊滑模控制器使被控悬架在外界路面扰动下具有更好的扰动抑制能力,车辆悬架综合性能得到明显改善。     

汽车半主动空气悬架参数自调整模糊控制

建立两自由度1/4车辆半主动空气悬架的非线性动力学模型，提出一种基于参数自调整的模糊控制系统结构的模型，并以C级路面为随机输入，对空气悬架系统进行了仿真分析。研究结果表明：该控制方法能够使车身垂直振动加速度、悬架动挠度和车轮动载荷得到较大的衰减，提高了汽车的操纵稳定性能和平顺性能。     

基于T-S模糊模型的主动悬架滑模容错控制器设计

针对主动悬架系统的质量参数不确定性以及作动器出现的随机故障对车辆行驶平顺性和控制稳定性带来的重要影响,该文提出一种基于T-S模糊模型的主动悬架滑模容错控制器设计方法。为了描述悬架参数不确定性,基于T-S模糊模型建立1/4车辆的非线性模型,利用故障调节因子表示作动器故障的大小,进而获得考虑悬架系统质量不确定性和作动器故障的车辆主动悬架控制模型。接着,将滑模控制与自适应理论结合,设计合适的滑模面函数和滑模容错控制律,以达到故障悬架系统的容错控制目的;并基于Lyapunov稳定性理论,对所提出控制器稳定性和悬架系统安全约束性能进行了分析。最后,给出一个仿真算例,验证了所设计控制器的有效性和适用性。     

基于模糊滑模backstepping的半主动空气悬架设计

为了研究半主动空气悬架系统对车辆行驶性能的影响,提出基于半主动空气悬架的模糊滑模backstepping控制。建立1/4二自由度半主动空气悬架动力学模型,用模糊逻辑系统逼近未知函数,解决了阻尼系数不易测的问题。该方法设计的控制器能够适应因车辆行驶状态或者环境发生改变而引起的系统参数在一定范围内的变化。仿真结果表明,与被动悬架相比,模糊滑模backstepping控制器对于提高半主动空气悬架系统减振效果更加明显。     

互连式油气悬架的空程畸变分析与仿真

为改善油气悬架的性能,设计一种参数可变的耦连式油气悬架系统,对其结构特点进行分析,并阐述其工作原理。推导大速度激励下悬架油缸无杆腔出现空程畸变现象的数学模型,并仿真得到空程畸变过程中关键参数的变化曲线。根据建立的油气悬架非线性数学模型,搭建Simulink仿真模型,在某选定的参数下进行仿真分析和台架试验。仿真结果显示,该油气悬架系统具有良好的非线性特性,在频率和振幅均较高的激励下出现了空程畸变。仿真结果与试验结果能够较好的吻合,说明所建立的数学模型具有较高的准确性,可以作为油气悬架系统特性研究的依据。     

节流孔式空气阻尼系统建模及参数影响分析

考虑空气弹簧橡胶气囊力学特性,采用分数导数Kelvin-Voigt模型和摩擦模型对空气弹簧橡胶气囊进行建模;并基于牛顿力学、热力学、流体力学和黏弹性力学,建立了节流孔式空气阻尼系统非线性模型。在系统工作平衡点附近,建立了该系统的线性化模型,并基于复刚度等效得到了系统的等效刚度和等效阻尼系数方程。以某空气弹簧为研究对象,实验验证了等效模型的有效性。在此基础上,分析了激振振幅、激振频率以及关键设计参数对系统等效刚度和等效阻尼系数的影响规律,这为空气悬架的刚度和阻尼匹配设计提供参考。     

具有非线性时滞的汽车磁流变悬架系统自适应模糊滑模控制

针对磁流变悬架系统执行器件非线性及其时滞的不确定性,本文提出采用基于自适应模糊逻辑的滑模控制策略。首先基于磁流变减振器试验测试数据建立了能精确描述执行器非线性动力学行为的控制模型,进而建立了具有不确定时滞的磁流变减振器控制模型;基于建立的1/4半主动悬架动力学模型,设计了自适应模糊滑模控制器;作为比较,基于1/4车辆悬架模型还设计了简单滑模控制器;最后进行了仿真分析和道路试验。试验结果表明,基于自适应模糊滑模控制能消除减振器强非线性和不确定时滞的影响,显著提高车辆的平顺性,其控制效果要优于简单滑模控制。     

基于深度学习的单自由度机械臂定位可靠性估计

针对单自由度机械臂的系统中存在多个区间不确定性参数,并在工作时受到外部随机扰动的影响,提出了一种基于深度学习神经网络模型的方法来估计单自由度机械臂的定位可靠性。对系统进行不确定性分析,利用区间数描述系统动作过程中的不确定性参数,建立单自由度机械臂的不确定模型;区间不确定参数在一次动作过程中可视为定值,通过实验数据结合参数辨识的方法辨识出几组实验的参数,并验证单自由度机械臂仿真模型的准确性;对区间不确定参数进行拉丁超立方采样代入仿真模型,机械臂在外部随机扰动中实现定位,得到训练神经网络模型的样本数据,构造基于Levenberg-Marquardt(levenberg-marquardt,LM)算法的神经网络模型,进行了Monte-Carlo仿真分析,估计了单自由度机械臂的定位可靠性为84.12%。最后通过多组实验数据的分析,表明提出的方法具有高效性和有效性,可为其他非线性复杂系统的定位可靠性估算提供了新的思路。     

基于滑模观测器的车辆半主动座椅悬架系统H∞最优控制

针对考虑人体模型的五自由度半主动座椅悬架系统,提出了一种基于滑模观测器的H_∞最优控制器。由于座椅悬架系统的未建模动态、参数不确定性和作动器未知输入在同一个通道内,所有扰动可视为集总干扰。通过结合低通滤波技术构造辅助变量,建立增广系统设计滑模观测器,成功实现了利用直接可测量加速度信息对集总干扰的估计,进而利用H_∞技术对滑模观测器估计误差和振动输入引起的干扰进行抑制。冲击工况和随机路面激励下的仿真结果表明：(1)滑模观测器能够精确估计座椅悬架系统的未知扰动;(2)带有滑模观测器干扰补偿的H_∞最优控制相较无补偿的H_∞控制和无控制,座椅悬架的性能指标与乘坐舒适性都有明显的改善。     

基于胎面-路面摩擦自激的轮胎非线性振动建模仿真

轮胎的多边形磨损是汽车研发设计过程中迫切需要解决的问题之一。考虑轮胎接地磨擦的非线性特性,建立了悬架-轮胎-胎面系统的考虑时间延迟的两自由度动力学振动模型,研究基于自激振动理论的轮胎多边形磨损现象。通过matlab/simulink进行仿真试验,验证了汽车中高速行驶时硬自激振动现象的存在,并给出了能够引起自激振动的敏感参数及车速范围。所建立的动力学振动模型可以帮助分析悬架动力学特性对轮胎多边形磨损的影响,为减小或消除轮胎的自激振动提供了理论依据。     

高速列车车内声品质优化仿真研究

随着高速列车运行速度的不断提高,车内噪声问题对乘坐舒适性的影响越来越显著.为了抑制高速列车车内噪声的影响,基于改进的能量有限元方法,建立高速列车车内噪声的预测模型,并验证模型的准确性.基于预测模型,结合Zwicker响度模型、Zwicker尖锐度模型和Aures粗糙度模型,研究轮轨噪声激励的优化对车内声品质的影响.结果...     

Multi-objective robust optimization design of a front-end underframe structure for a high-speed train

A multi-objective robust design optimization of a front-end underframe structure for application in high-speed trains is proposed and the structural parameter uncertainty is considered. A finite element model of the structure is developed and verified by dynamic impact experiments. The sensitivity analysis demonstrates that the thicknesses of the centre sill have significant influences on structural crushing behaviours. The specific energy absorption and the initial peak crushing force (F_p) are taken as optimization objectives. Compared with the baseline structure, the 6-sigma robust design shows that the F_p and the structural mass are reduced by 54.86% and 13.06%, respectively, and the robust optimum is more reliable. The 6-sigma robust optimal solution has an efficient energy-absorbing capacity while satisfying the design constraint. Thus, 6-sigma robust optimization can be applied for high-speed trains.     

基于动力学仿真数据的高速列车蛇行状态识别

近年来,人工智能技术广泛应用于高速列车运行状态的识别.用作列车运行状态识别的机器学习和深度学习模型需要大量的数据,然而在实测数据中获取的蛇行失稳数据样本少且不均衡,再者,由于实测数据获取成本高,实际采集数据困难,难以满足各种运行条件(稳定、小幅蛇行失稳和大幅蛇行失稳状态).为解决以上问题,通过SIMPACK软件建立高速...     

Nonlinear control of a rigid rotor magnetic bearing system:modeling and simulation with full state feedback

Control strategies for magnetic bearings often focus on linear optimal control techniques. While these methods afford many advantages, the literature is conspicuously sparse with regard to attempts at nonlinear control. Here, we treat the equations of motion of a rigid, horizontal rotor magnetic bearing system. Through feedback linearization and sliding mode control techniques, we formulate a nonlinear control law which maintains the shaft centered in the bearings. This system is then simulated to demonstrate disturbance rejection properties and its robustness to parameter uncertainty and unmodelled dynamics     

基于自适应扰动观测器的PMSM模型预测电流控制

目的 为了实现包装自动化生产线的高性能控制，针对永磁同步包装驱动电机在模型预测电流控制中对扰动敏感性较大的问题，设计一种基于自适应扰动观测器的模型预测电流控制策略。方法 利用预测误差设计一种自适应扰动观测器，对系统遭受的内部和外部的不确定扰动，扰动观测器估计总扰动并以电流的形式进行补偿。将系统的瞬态过程和稳态过程分别进行考虑，设计一种含有动态权重因子的新型损失函数。结果 通过MATLAB/SIMULINK仿真表明，与传统的控制方法相比，文中方法可以保持瞬态下的高速动态响应和稳态下的低电流纹波，并在应对参数失配和负载突变等问题上，展现了更好的稳态性能和抗干扰能力。结论 文中方法可以有效提升系统动态性能和鲁棒性，使改进后系统更加适用于包装机的应用场景。     

基于浸入与不变原理的电力系统混沌振荡分析与控制

针对电力系统中普遍存在的参数变化引起系统混沌振荡导致系统不稳定问题,提出了一种基于浸入与不变(immersion and invariance,Ⅰ&Ⅰ)原理的自适应反演滑模控制(adaptive backstepping sliding mode control,ABSMC)算法,以提高电力系统运行稳定性.首先,利用电...     

汽车撞击作用下车桥系统的动力响应及高速列车运行安全分析

建立了撞击荷载作用下的高速列车-桥梁系统动力分析模型,将汽车撞击力时程作为系统的撞击荷载,以一座5m×24m连续箱梁桥和ICE3高速列车为例,模拟汽车撞击力作用于桥墩和列车过桥的全过程,分析了车桥梁系统的动力响应,对桥上高速列车的运行安全指标进行了评价。结果表明：汽车撞击使桥梁的动力响应大幅度增加,并对高速列车运行安全有极大的影响。对撞击作用下的桥上高速列车走行安全控制方法进行了探讨,给出了列车速度-撞击力强度安全阈值曲线。     

考虑参数不确定性的列车-桥梁垂向耦合振动的PC-ARMAX代理模型研究

车-桥耦合系统不可避免的受到系统参数不确定性的影响,为了研究车-桥耦合系统参数随机性的影响,提出了可考虑动态时变系统参数不确定性的PC-ARMAX (Polynomial Chaos expansions and AutoRegressive Moving-Average with eXogenous inputs) 模型。该模型采用ARMAX模型建立了不同系统参数条件下的代理模型,针对不同系统参数条件下代理模型的参数进行混沌多项式展开。在不考虑随机轨道不平顺影响的条件下,分析了车体质量、二系刚度和阻尼等参数随机性对车-桥响应的影响。研究了轨道不平顺随机性和参数不确定性共同作用的影响。结果表明:该模型的预测结果和蒙特卡洛模拟(MCS)的结果吻合,最大误差仅为2%,计算效率较MCS提高了2个~3个数量级;车体质量参数随机对车辆响应的影响最大,系统参数随机性的影响在车-桥耦合振动分析中是不可忽略,且同时考虑参数不确定性和激励随机性的影响是必要的。     

超近程拦截系统中信号处理单元的研究

为了提高超近程系统拦截空中目标的有效性,采用线性切割器作为毁伤元,根据线性切割器的原理及特点,针对雷达系统后端数据处理的计算时间要求,在地面坐标系中建立雷达参数模型,研究一种雷达信号处理单元,该单元具有能够对超长信号做出高速实时处理的能力,且精度高,对提高超近程反导命中概率具有一定的实用价值.     

光电平台伺服系统自抗扰滑模控制

提出一种基于参考模型的自抗扰滑模控制器,它包括一个自抗扰控制器和一个全局滑模控制器.根据参考模型,利用跟踪微分器设计自抗扰控制器,控制参考模型的输出精确跟踪指令输入信号.全局滑模控制器控制伺服系统被控对象的输出高精度跟踪参考模型的输出.光电平台伺服系统的实验结果证明该新型控制器能有效补偿系统的参数不确定性和非线性扰动,提高了伺服系统的跟踪精度.系统具有全局鲁棒性.