液压互联ISD悬架系统模式切换研究

为实现液压互联ISD悬架全局工况最优,提出一种基于模糊控制的液压互联ISD悬架系统模式切换控制策略。研究液压互联ISD悬架系统工作原理,仿真对比液压互联ISD悬架两种工作模式力学特性,确定模式切换参数,并设计悬架工作模式识别以及模式切换控制策略,针对液压互联ISD悬架工作模式构建液压互联ISD悬架模糊控制器,并进行整车仿真分析,仿真结果与预期基本一致。在此基础上设计液压互联ISD悬架样机,进行台架试验,验证了所提出的液压互联ISD悬架系统模型的正确性以及模糊切换控制方法的有效性。     

复杂系统的多内模控制策略

针对实际对象在不同工况下的模型参数变化或突变，提出了基于多模型切换的内横控制方法，并对系统的稳定性给出了证明。在着干不同的工况点采用不同的模型，并设计出相应的控制器，根据运行工况选择相应的控制器，从而实现全工况运行的自适应控制。仿真结果表明。该控制策略比常规的单内模控制在大范围具有更好的控制品质。     

含有测量时延摄动的冷轧机厚控系统控制器设计

针对冷带轧机液压厚控(Hydraulic automatic gauge control, HAGC)系统中带材厚度输出存在测量时延摄动以及系统存在不确定性的情况,提出一种新的控制器设计策略,以提高实际工作中冷带轧机板带材的板厚精度。基于轧机液压厚控系统各环节的方程式,给出具有测量时延摄动和不确定项的数学模型,并将该测量时延转化为时变输入时延考虑,建立最终的HAGC系统模型。针对该模型设计一种新的控制器,并利用Lyapunov稳定性理论对所设计的控制器进行严格的理论证明,得出系统的指数稳定性。针对1700单机架轧机进行Matlab仿真,将所提出的控制器与传统比例积分微分(Proportional integral derivative, PID)控制器的仿真结果进行对比,说明了该控制方法能够克服时延及不确定性的影响,比传统的PID控制器具有更加良好的效果,进一步验证了控制器的有效性和优越性。     

基于测厚仪监控的厚控系统动态建模及其鲁棒H_∞控制器设计

为得到高精度的轧机机电液系统整体动态模型,将先进的控制理论应用于传统的轧制领域和提高板带产品质量精度,建立四辊轧机厚度控制系统动态模型,包括轧制过程模型、机架-辊系动态模型和液压伺服系统模型,将三个模型耦合并线性化,得到四辊轧机厚控系统多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)线性化传递函数模型。考虑最终板厚质量指标,简化MIMO系统,得到基于测厚仪监控的板厚控制系统模型。利用H∞混合灵敏度鲁棒控制理论,采用遗传算法优化选取加权函数,设计H∞鲁棒控制器。仿真研究结果及与常规比例积分微分(Proportional integral derivative,PID)控制效果的比较表明,所设计的控制器对于厚度控制系统的外界扰动和参数不确定性具有较好的抑制性能,提高了测厚仪监控厚度控制系统的动态性能和稳定性。     

基于道路误差动力学模型智能车辆横向切换LMIs/H_∞转向控制策略

基于道路误差动力学模型对不确定线性车辆模型设计了横向切换转向控制器,所提出的控制律包括车道中心线到车辆质心距离的切换PIDey控制和车辆相对车道方向误差的切换PDeψ控制,以车辆理论横摆角速度作为扰动项,控制策略利用状态反馈γ-次优H∞范数和线性矩阵不等式LMIs约束获得线性目标函数凸优化问题的最优解和相应的最小扰动抑制度γ。采用CarSim中的Alt3from FHWA道路模型和D-Class/Sedan车辆模型获取参考速度,为了简化模型,仅以时变速度子模型作为横向切换转向控制器的切换信号,在低附着系数道路上以10自由度车辆动力学模型验证了基于道路误差动力学模型比基于L2WVM(linear two-wheel vehicle model)所设计的横向控制律具有更高的路径跟踪精度和稳定性,通过改变车辆模型参数验证了基于道路误差动力学模型切换H∞控制器比L2WVM控制器具有更好的鲁棒性。     

水下试验平台高精度定位系统研究

针对水下试验平台快速下潜及精确调平的需求,设计了一种具有粗调和微调工作模式的水下高精度液压位置伺服系统。分析了液压系统的基本组成及原理,建立了其位置控制模型。采用自适应反步控制设计方法克服了液压系统的参数不确定性和非线性。选用最低点不动的追逐式控制策略,避免了液压系统在平台下潜和调平过程中出现的超越负载工况。仿真和试验结果表明,所设计的控制器具有良好的鲁棒性,液压系统能够实现高精度位置伺服控制。     

冷带轧机液压压下伺服系统模型算法控制应用研究

冷带轧机是典型的复杂机电系统,其控制系统日益精密化和智能化。目前广泛应用于现场的PID控制策略,由于其鲁棒性较差,已经不能满足冷带轧机控制系统日益精密化和智能化的要求。针对冷带轧机液压压下伺服系统,应用模型算法控制算法,设计预测控制器,采用了滚动优化、反馈校正的控制策略。该控制算法基于受控对象脉冲响应,具有较强的稳定性和鲁棒性。同时,提出了上述控制策略的计算机控制实现方法,实验研究结果表明该方法远比目前带钢生产中广为采用的PID控制策略优越,且易于实现。     

未知扰动下冷轧机扭振自适应预定性能控制

轧机振动一直是板带材轧制生产中普遍存在并难于解决的问题.针对冷轧机主传动系统由于外界不确定性扰动导致的扭振问题,提出一种自适应预定性能控制策略,有效抑制了轧机主传动系统的扭转振动.基于拉格朗日动力学方程,考虑刚度、摩擦及电动机死区等非线性特性和外界不确定性扰动对轧机主传动系统的影响,建立具有下三角结构的轧机主传动系统模型.针对该不确定性非线性模型设计一种自适应预定性能控制器(Adaptive prescribed performance controller,APPC),并利用Lyapunov稳定性理论对所设计的控制器进行严格的理论证明,得出系统的有界稳定性.针对某厂2 030 mm冷连轧机主传动系统进行Matlab数值仿真分析,试验结果表明轧辊转速跟踪误差被严格地限制在预定域内,有效避免了扭振现象的产生.通过性能函数的引入,为轧机的扭转振动问题提供了一种有效的控制策略.     

饱和约束下的汽车直接横摆力矩控制器设计

目前在汽车直接横摆力矩控制器设计中,往往忽略了可利用的附加横摆力矩是限制在一定范围之内的这一约束条件,而当系统饱和时控制器输出与输入将不再满足所设计的反馈规律,这导致在实际环境下工作时难以保证控制精度。为了克服这一缺陷,利用矩阵不等式方法设计了一种抗饱和的汽车稳定性控制策略。通过仿真实验表明,与二次型最优控制器相比,抗饱和控制器不仅能有效实现控制目标,同时还具有良好的抗饱和性能。该方案的设计为更加合理的汽车稳定性控制策略提供了参考。     

液压驱动单元位置控制系统前馈补偿控制研究

液压驱动型足式机器人在运动过程中各关节液压驱动单元（Hydraulic drive unit,HDU）多采用基于液压控制内环的外环阻抗控制方法,其中液压控制内环可分为位置闭环控制和力闭环控制。当液压控制内环采用位置闭环控制时,其位置控制性能直接决定了外环阻抗控制性能,所以,一种针对HDU的高精度的位置控制方法具有重要研究意义。针对以上研究意义,首先对HDU位置控制系统6阶数学模型进行简化,求出位置控制系统中各部分传递函数。其次,推导位置控制输入前馈补偿控制器,该控制器中含有液压系统固有非线性和负载特性。最后,在HDU性能测试试验平台上,在多种典型输入信号以及对角小跑输入信号下,对系统的位置控制性能进行试验研究并给出定量分析。试验结果表明,在不同输入信号下,加入所提出的输入前馈补偿控制器可以大幅提高系统位置控制性能,并且该控制器具有良好的多工况适应性。以上研究成果可结合相应的针对位置控制系统的抗干扰控制策略,一起为基于位置的阻抗控制液压内环控制提供控制策略重要参考和试验基础。