改善电动助力转向系统动态性能的控制策略

为了改善电动助力转向系统的动态性能，在基本助力控制的基础上引入了电机惯量补偿控制、电机阻尼补偿控制和力矩微分控制。由于电机惯量补偿控制和电机阻尼补偿控制中都需要用到电机转速信号，因此又给出了一种电机转速观测器模型。台架试验的结果验证了上述控制策略能够有效地改善电动助力转向系统的动态性能，减小转向盘力矩的振荡，而且所使用的电机转速观测器的精度也基本能够满足控制系统的要求。     

电动助力转向电机补偿控制方法

搭建电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)硬件在环试验平台,基于最小二乘法辨识电机电参数。传统基于转速符号函数或饱和函数的摩擦补偿控制方法,只有在相对转动时补偿系统的动摩擦转矩,为此提出一种动静摩擦共同补偿控制方法。此外,基于电机角加速度进行惯量补偿控制,改善EPS系统惯量对手力的影响;基于电机角速度进行阻尼补偿控制,改善汽车回正性能。     

电动助力转向系统阻尼特性分析及测试方法

电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)在提供转向助力、减轻驾驶员操纵负担的同时,也能够提高汽车转向性能和驾驶舒适性,进而提高汽车的主动安全性。建立EPS系统仿真验证平台,分析阻尼补偿控制对汽车转向性能影响,结果表明阻尼补偿控制通过设定阻尼补偿控制系数,可改善EPS动态响应及回正性能。提出EPS系统阻尼特性测试方法,准确获得转向系统阻尼系数,为EPS阻尼补偿控制系数的设定提供参数依据。     

基于干扰观测和前馈补偿的电动加载复合控制

对于含有舵机位置扰动、模型参数摄动和传感器噪声等多余力的电动加载系统,仅采用传统的速度前馈补偿很难对系统多余力矩进行完全抑制。在传统速度前馈补偿的基础上针对系统扰动问题引入了扰动观测器,并利用改进的干扰观测器对高频噪声进行抑制。再通过微分负反馈阻尼补偿增强控制回路稳定性,利用重复PID控制器进行负反馈控制来改善系统的动态性能。仿真结果表明,该复合控制策略能够在很大程度上提高系统对多余力矩的抑制能力,并改善系统的加载精度。     

汽车电动助力转向系统控制策略研究

车辆转向特性直接影响着行驶动力学特性和操纵动力学特性,转向行驶时的稳定程度直接关系到车辆的主动安全性,转向性能是评价汽车整体性能的重要影响因素。以提升车辆转向特性为目的,以乘用车用电动助力转向系统为研究目标,对其助力性能、控制方式开展了深入的对比研究,设计了助力目标与电机相匹配的电流控制器,分析得到了基于输入力矩和车辆速度的助力系统特性。选定基于助力模式下的常规PID、模糊自适应PID以及基于补偿模式下的常规PID三种控制策略作为研究对象,依据相应数学模型设计了三种助力控制器。其仿真结果显示:装备有电动助力转向系统的汽车,其横摆角速度响应的超调量和调整时间有明显改善,其中采用模糊自适应PID控制方法的控制器性能最优,其电流的超调情况最好,系统可以更快进入稳定状态;补偿模式下,惯性补偿、阻尼以及摩擦补偿在一定程度上提高了EPS系统整体特性。研究方法能够对转向系统实现更好的控制效果,对转向系统的设计和应用都十分有意义。     

电动液压助力转向系统电机转速特性试验研究

为分析某型乘用车电动液压助力转向系统(EHPS)液压泵驱动电机转速特性,设计和搭建了电动液压泵转速、车速、方向盘角速度、方向盘力矩及车身侧向加速度车载数据采集系统。设计了多种典型驾驶试验工况和试验步骤,进行了实车试验,获得了较为全面的电动液压助力转向系统实时控制数据。通过对试验采集数据的处理,得到了非转向及转向工况下电动液压泵目标转速特性图;分析了不同操纵工况下电动液压泵目标转速的控制特点和控制效果,为电动液压助力转向系统的设计提供参考。     

汽车EPS和AFS衰减路面冲击集成控制

为衰减车辆行驶时受到的路面冲击,建立了人-车-路闭环系统数学模型,设计了电动助力转向(EPS)和主动前轮转向(AFS)集成控制算法,运用阻尼补偿控制和最优控制分别设计了电动助力转向和主动前轮转向子系统。在MATLAB/Simulink中的仿真结果表明,单独主动前轮转向控制不能衰减驾驶员把持力矩振动,单独电动助力转向阻尼控制对转向盘角速度振动和车辆横摆角速度振动衰减效果不佳,而集成系统可以很好地同时抑制驾驶员把持力矩振动、转向盘角速度振动和车辆横摆角速度振动,提高了驾驶舒适性、操纵稳定性和行驶安全性。     

乘用车主动前轮转向系统的控制研究

在电动助力转向系统的基础上设计了一种全新的主动前轮转向系统,不仅可以实现转向系统的变传动比,而且还可以弥补转向干预时方向盘力矩的突变。建立了整车动力学模型以及转向盘反力矩模型,设计了模型参考变结构滑模控制器以及转向干预时的力矩补偿控制策略。仿真结果表明,基于主动前轮转向的模型参考变结构滑模控制器能够较好地实现实际车辆对理想车辆的跟踪,可以有效地避免行车过程中人为因素造成的不必要的事故;此外基于电动助力转向系统的力矩补偿控制能较好地改善转向盘反力矩突变导致的驾驶员不适应。     

电动助力转向系统回正补偿控制研究

车辆在不同附着系数路面上行驶时,转向回正力变化显著导致车辆回正时回正不足或回正超调。为克服路面附着系数变化对车辆回正性能的影响,研究了基于实际回正力估计的回正控制。建立了电动助力转向系统(Electric power steering system,EPS)模型,由车速和方向盘转角确定期望回正力矩。采用变内阻、变反电动势系数的电机模型估计电机转速,由估计的电机转速、电机电流,方向盘扭矩,估计车辆的回正力矩。根据期望回正力矩和估计的实际回正力矩对EPS回正补偿,采用分段PID(Proportional integral derivative)进行闭环控制。建立了EPS硬件在环试验台架,并对提出的控制算法进行试验验证,结果表明车辆在不同附着路面上均具有良好的回正性能。     

电动助力转向系统的补偿控制研究

补偿控制是电动助力转向系统的重要控制部分。该文讨论了补偿控制方法 ,仿真结果表明 :补偿控制能够改善车辆转向性能 ,提高回正速度 ,抑制方向盘振荡 ,保持路感。     

基于模糊算法的四轮线控转向汽车操稳性研究

为了避免在高速公路行驶场景中极易发生的侧滑和甩尾现象,在车辆前馈比例转向控制策略的基础上提出根据横摆角速度变化量与变化率来动态调节前后轮转角补偿量的模糊控制方法,并结合闭环控制下的转向伺服电机来实现车轮的转向补偿,最后实现对传统前馈比例转向控制策略的优化.在MATLAB环境下对模糊控制的四轮转向车辆的转弯横摆率和质心侧...     

海上作业起重机主动升沉补偿系统的设计与分析

为补偿船用起重机在海上作业时的升沉运动,构造了基于二次调节静液传动技术的绞车液压驱动系统。首先,建立了升沉补偿系统的完整数学模型,提出了包含二次单元变量油缸位置环、二次单元马达速度环及二次单元马达位置环的三闭环控制结构。然后,给出了三闭环控制器的设计方法,为了得到起重机货物的位移,利用钢丝绳张力设计了状态观测器。最后,给出了一个设计实例,通过数字仿真从频域角度分析了升沉补偿系统的动态特性,为控制策略的研究打下基础。     

车载液压发电机行车工况发电稳速控制

车载液压发电机在驻车工况下发出电能的质量较高,但在行车发电工况下,行驶负载的扰动使得发电机转速不稳定,发出的电能质量较差。针对行车发电稳速控制展开研究,构建了行车发电工况下变量泵-定量马达闭式调速系统的数学模型,分析了输出转速波动的机理,采用前馈补偿加直接闭环反馈的方法对马达输出转速波动进行抑制。仿真和实验结果表明,补偿控制能够使系统在行车工况下具有较高的控制精度和鲁棒性,输出电力品质满足军用Ⅱ类自发电电站标准。     

基于TMS320F2812的永磁直线电机伺服控制研究

针对DSP芯片TMS320F2812用于采集编码器脉冲的计数最大值小于反馈的总脉冲数最大值,以及伺服控制中的跟踪误差等问题,将偏差累加法和前馈控制运用到伺服控制中。开展了电机角度的处理和位置跟踪精度的分析,建立了电机电角度和脉冲数,以及跟踪误差和前馈系数之间的关系,在安装了分辨率为0.5μm海德汉增量式光栅的永磁直线同步电机平台上,只通过在软件上采取P+前馈补偿来提高伺服控制系统的性能,而不需要采用额外的计数芯片或采用更高级的DSP。基于Simulink搭建了电机控制系统的模型,仿真分析了3种给定位置曲线下系统的跟踪误差情况,并对梯形加减速位置给定曲线进行了实验验证。研究结果表明,P+前馈补偿控制可以大大减小位置跟踪误差。     

基于耦合补偿的往复泵同步控制

系统地阐述了电机驱动往复泵输送矿浆峰值分散技术,在分析单台往复泵流量脉动及压力脉动产生原因的前提下,论述了多台泵向同一管路输送矿浆时产生峰值叠加的原因及消除峰值叠加的两个条件,识别最佳分散相角值。针对现有多电机泵协调输送系统,采用电机轴相关的同步控制策略,提出了基于耦合补偿的同步控制策略实现输送矿浆峰值分散。     

直线电动机应用于数控机床的共性技术研究

为了提高直线电动机在数控机床上的应用水平,对直线电动机应用于数控机床的共性技术问题作了讨论。以减小电动机推力波动为目标,提出了有限元法与差异进化算法相结合的电机结构优化方法,阐述了直线电动机的选型计算步骤,研究了直线伺服系统的智能控制策略,对直线电动机工作台的定位误差补偿技术作了比较。最后列出了其他一些值得关注的问题。     

Fuzzy MRAC controller design for vane-type air motor systems

Air motors are widely used in the automation industry due to special requirements, such as spark-prohibited environments, the mining industry, chemical manufacturing plants, and so on. The purpose of this paper is to analyze the behavior of a vane-type air motor and to design a model reference adaptive control (MRAC) with a fuzzy friction compensation controller. It has been noted that the rotational speed of the air motor is closely related to the compressed air’s pressure and flow rate, and due to the compressibility of air and the friction in the mechanism, the overall system is actually nonlinear with dead-zone behavior. The performance of the previous controllers implemented on an air motor system demonstrated a large overshoot, slow response and significant fluctuation errors around the setting points. It is important to eliminate the dead-zone to improve the control performance. By considering the effects of the dead-zone behavior, we have developed an MRAC with fuzzy friction compensation controller to overcome the effect of the dead-zone. The following experimental results are given to validate the proposed speed control strategy.     

工业计量泵数字变频动态补偿控制研究

针对工业计量泵在负载波动情况下的定量控制精度和驱动模快发热问题,对计量泵的工作模型和驱动电机的控制方法进行了研究,提出了一种数字变频动态补偿方法。首先采用霍尔磁钢和霍尔传感器,实时观测计量泵驱动电机的转速变化,将电机的转速波动转换为时间波动,然后对转换后的时间环路运用抗积分饱和PI算法调节转矩电流,再运用相同的方法在电流环路中调节电压,实现了对转速的动态补偿,最后将计量泵动态补偿前后定量控制精度和驱动电机温升的测试结果进行了对比分析。研究结果表明,该控制方法可对驱动电机实施有效的动态补偿,既能减小计量泵定量控制的相对误差,又能降低无功损耗和驱动模块发热。     

变转速液压动力源的负载前馈-反馈复合补偿控制

研究了前馈控制和反馈控制的原理及优缺点,提出采用负载前馈-反馈复合补偿控制策略实现液压动力源在典型工况下的恒流量控制。以变转速机电液系统实验平台为基础,建立变转速液压动力源的Simulink仿真模型,分别在简单PID反馈控制和复合补偿控制策略下进行仿真和实验,结果证明了该复合补偿控制策略在液压动力源恒流量控制中的可行性和有效性,其抗负载扰动性能明显优于简单PID反馈控制。