电控空气悬架系统硬件在环仿真测试研究

基于Lab VIEW,NI Veristand和PXI平台对电控空气悬架进行了硬件在环仿真测试系统的设计研究。介绍了建立硬件在环仿真测试系统的方法,并在Simulink中建立了1/4空气悬架车辆模型和模糊控制器模型。使用Veristand将编译为DLL文件的Simulink模糊控制器导入到PXI-8102实时控制器中,结合上位机中的Lab VIEW程序控制1/4空气悬架模型,并采用道路试验采集到的位移信号模拟路面激励,进行联合仿真测试。搭建了1/4空气悬架试验台实物,替代Simulink模型作为被控对象,利用电液伺服激振台进行激励加载,完成硬件在环实时仿真测试。测试结果表明:所建立硬件在环仿真测试系统的有效性与可行性。     

基于无位置传感器的永磁同步电机硬件在环仿真研究

针对DSP控制器对未安装位置传感器的永磁同步电机的控制效果问题、三相逆变器的功率管发生故障时电机的运行状况变化问题,对永磁同步电机的数学模型、电机的速度和位置估算方法(即模型参考自适应方法 MRAS)进行研究。在没有实体永磁同步电机和逆变器的情况下,提出搭建硬件在环半实物仿真平台的方法。借助MATLAB/Simulink以及实时仿真软件RT-LAB搭建永磁同步电机数学模型、逆变器模型和硬件接口模型,此模型作为硬件在环系统的被控对象;电机控制器是TMS320F28027系列DSP,在控制器上运行MRAS速度位置估算算法和FOC磁场定向控制算法;在硬件在环仿真平台上完成无传感器控制算法验证、模拟逆变器发生不同类型故障时电机的工作状况。研究结果表明:硬件在环半实物仿真平台能够用于无位置传感器控制技术的控制功能验证、模拟逆变器故障状态,为优化控制器算法奠定基础。     

汽车ESP与ASS分层协调控制研究

建立整车8自由度模型和汽车电子稳定控制程序(Electronic stability program,ESP)与主动悬架系统(Active suspension system,ASS)的分层协调控制模型,对ESP应用基于状态观测器的自适应模糊控制,对ASS采用随机线性最优控制,并进行上层控制器的设计,上层控制器通过线性权函数输出下层控制器的加权值,从而实现协调控制的目的。基于Matlab/Simulink软件,在阶跃和双移线两种工况下进行仿真研究。仿真结果证明,所建立的分层协调控制模型与控制策略不仅能明显改善汽车的行驶稳定性和操纵稳定性,同时可提高车辆的乘坐舒适性。在Labview系统中建立上层协调控制器、ESP控制器和车辆模型,自行开发ASS并安装上车,结合ESP的执行机构进行硬件在环仿真。其结果与Matlab仿真结果基本一致。     

基于功能分配与多目标模糊决策的EPS和ESP协调控制

建立7自由度整车模型和汽车电子稳定性程序(Electronic stability program,ESP)与电动助力转向系统(Electric power steering,EPS)功能分配协调控制模型,对ESP应用参数自整定模糊PID控制,对EPS运用H∞鲁棒控制,并进行功能分配控制器的设计,功能分配控制器通过运用多目标模糊决策来决定ESP与EPS控制器的功能分配系数,从而实现功能分配控制。基于Matlab/simulink软件,在双移线工况下进行仿真。仿真结果证明,所建立的ESP与EPS功能分配控制模型与控制策略能够明显改善车辆在高速紧急转向下的操纵和侧向稳定性。进行硬件在环试验,试验结果和仿真结果一致。     

旋转变压器硬件在环仿真系统设计与实现

在交流伺服控制系统中,为实现电机高性能闭环控制,获得准确可靠的转子位置和转速尤其重要。旋转变压器模拟电机转子角度和转速信号,传递给电机控制器进行分析和处理。在永磁同步电机硬件在环仿真测试中,需先进行旋转变压器硬件在环仿真实验,能大大缩短电机控制器的研发周期,降低开发成本。     

燃料电池汽车PTCM硬件在环仿真系统开发

一种燃料电池汽车PTCM硬件在环仿真系统以PC机作为宿主计算机,建立了燃料电池汽车各部件的仿真模型,并采用LabVIEW编制了友好的图形化仿真和监测平台,系统中各控制器与PC机通过CAN总线构成网络。试验表明,利用该系统可进行FCEV性能仿真、PTCM及动力系统中其它子系统控制器的软硬件测试、控制策略研究,并对各种各子系统进行极限条件测试。     

HPDI发动机硬件在环仿真测试与研究

本文根据HPDI天然气发动机的特性及控制系统原理,在HIL平台上搭建HPDI发动机双ECU的硬件在环仿真测试平台,用于控制器的闭环测试。利用该平台对HPDI系统进行测试,验证了仿真模型及测试平台的可行性。     

基于 Linux 的液压伺服系统半实物仿真方法研究

针对商用硬件在环仿真系统价格昂贵、开放性差的问题,提出了一种基于 Linux 实时内核的硬件在环仿真系统的搭建原理和仿真实现方法。采用 USB3.0 总线的研华数据采集卡作为仿真系统对外的硬件接口,保证了仿真系统的实时性、便携性和仿真精度。为了验证所开发的硬件在环仿真系统的实时性,分别进行了实时性能测试和阀控缸液压伺服系统的硬件在环仿真测试。结果表明,所开发的半实物仿真系统实时性强,仿真结果准确可靠,可以在控制器设计的参数整定工作中发挥作用。     

基于主动转向与模糊滑模控制ESP的协同控制研究

为了进一步提高汽车底盘协同控制的稳定性与可靠性,设计了一种新的协同控制系统,该协同控制系统由主动转向控制器和电子稳定控制系统(Electronic Stability Program,ESP)控制器组成.ESP控制器基于滑模变结构控制方法中滑模面的模糊逻辑调整策略,并利用模糊控制器建立可跟随车辆状态变化的动态滑模面,与主动转向系统进行协同控制研究.最后基于硬件在环试验平台完成了低路面附着系数和高路面附着系数路面的双移线工况试验分析,试验结果表明:相较其他控制方法,基于主动转向与模糊滑模控制ESP的协同控制可以更好地改善车辆在不同工况下行驶时的操纵稳定性和安全性.     

基于伺服机构模拟装置的仿真模型分析

伺服机构是控制系统中关键的控制执行机构，其组成较为复杂且成本较高，测试试验时流程繁琐，不利于重复测试。提出一种用于仿真的伺服机构模拟装置，主要用于替代价格较为昂贵且工作寿命有限的真实伺服系统，可模拟伺服系统极限工作状态和特性变化范围，重点对实现该模拟装置的仿真模型进行分析论述。伺服机构模拟装置由一台伺服控制器和一套主要以NI公司硬件为基础的PXI总线控制器作为硬件平台，其中， PXI总线控制器用于模拟真实伺服系统其他硬件特性和负载特性。伺服系统的系统仿真模型主要包括控制算法模块、执行机构模块、能源模块、负载模块，其中，控制算法模块运行于伺服控制器中，执行机构模块、能源模块、负载模块运行于PXI总线实时测控系统中。通过开发的模拟装置各部分软件对控制器及其硬件板卡进行各种操作，以满足系统的需求。通过对系统性能测试结果分析，全部数据满足相关技术指标要求，与真实产品测试结果相比相差较小，能够满足使用要求。     

基于遗传算法的混合动力汽车前向仿真驾驶员模型参数优化

建立了采用PI控制的混合动力汽车前向仿真驾驶员模型,针对传统方法难以整定PI控制器控制参数的问题,提出了基于遗传算法优化PI控制器控制参数的方法,给出了遗传算法的目标函数及其实现过程。仿真结果表明,基于遗传算法优化控制参数的驾驶员模型,能够使得实际车速很好地跟踪循环工况目标车速。     

提高汽车ESP系统液压控制单元柱塞泵效率的仿真研究

柱塞泵是汽车ESP(Electronic Stability Program)系统液压控制单元（Hydraulic Control Unit,HCU）的关键部件之一,其泵油能力直接影响液压控制单元对控制指令的执行力度,在ESP系统不同工作模式下都起到重要作用,因此需要深入分析柱塞泵的结构和参数,以提高其泵油效率。本文根据柱塞泵径向单柱塞的结构特点推导出其数学模型,采用 AMESim的液压元件设计功能建立其详细的仿真模型,并经过了试验验证。通过仿真得出泵吸油阀和压油阀能否及时配合柱塞腔的体积变化对泵的工作有着重要影响。在此基础上,进一步深入分析影响柱塞泵效率的几个关键参数,为泵的设计开发提供参考依据。     

基于Targetlink的自动代码生成及其在电池管理系统开发中的应用

采用V模式的开发流程对混合动力车用高压动力电池的电池管理系统BMS进行了开发.对动力电池BMS的功能需求进行分析,开发相关控制策略,并在MATLAB/Simulink平台上进行建模仿真。然后应用Targetlink工具进行自动代码生成,并通过硬件在环HIL仿真平台对自动生成的代码进行了验证。     

车用自适应前照灯系统设计与研究

为了实现前照灯系统能够自动根据车辆行驶状态灵活调整光轴位置和光照形式,结合车辆行驶特点,以国标GB7454-1987和CAN2.0通讯协议为设计准则,综合采用了控制器局域网(CAN)总线技术、传感器技术、控制技术,完成了自适应前照灯系统硬件及软件设计,并进行了实验室CAN/LIN台架试验和实车试验。台架试验表明,该系统的测试精度满足国标规定的使用要求,实车试验也表明,装配有自适应前照灯系统比未装配自适应前照灯系统的光照区域范围更加合理,极大地提高了行车安全性。     

基于PLC和触摸屏的双轴伺服位置实验台的设计

采用人机界面（触摸屏）和可编程控制器开发出了一双轴位置伺服实验台,模拟了机械手的搬运过程。介绍了该实验台的总体方案及相关的硬件电路,编制了相应的人机交互界面和软件程序。实验证明,系统的人机界面友好,动作响应快、定位准确、运行平稳,能够使学生掌握PLC与伺服技术的原理及使用方法。     

电动静液压作动器主动悬架力跟踪控制研究

建立了1/4主动悬架和EHA主动悬架系统的数学模型,分析了EHA作动器中的无刷直流电机对该系统的影响。提出了一种基于主环LQG理想力控制器和内环电机电流控制器组成的力跟踪控制策略,设计了EHA主动悬架硬件控制器,并进行了仿真和台架试验。结果表明,力跟踪控制能够使电机输出的实际主动力接近理想主动力,改善了EHA主动悬架的动态特性,验证了所设计的控制策略和硬件控制器的可行性。     

汽车ABS虚拟仿真平台的研究与实现

可视化可以帮助分析ABS台架实验的制动效果,研究了一种利用虚拟现实技术和硬件在环仿真技术开发的可视化汽车ABS仿真平台.设计开发了由操作舱、ABS仿真器、虚拟演示平台和ABS ECU组成的仿真平台,并对整车、车轮以及制动器进行了动力学建模,构建了ABS对象模型,最后开发了基于虚拟现实技术的虚拟现实平台.以某款车为对象,...     

考虑非线性特性的电控助力制动系统多闭环压力控制策略

针对电控助力制动系统(Electro-booster brake system, Ebooster)主动制动时面临的液压系统时变特性扰动、传动机构动静态摩擦阻碍以及底层伺服电机电磁特性耦合等诸多非线性难题,提出一种考虑非线性特性的压力—位置—电流多闭环压力控制策略。分析Ebooster主动制动工作原理并建立面向控制器设计的等效简化模型;基于自抗扰理论设计压力环控制器,补偿了液压系统时变特性扰动;采用鲁棒滑模变结构设计位置环控制器,考虑传动机构动静态摩擦阻碍和系统未建模扰动;通过李雅普诺夫稳定性理论设计电流环控制器,解决永磁同步电机双轴电流耦合问题。基于d SPCAE设备搭建了硬件在环台架进行算法测试验证。结果表明,提出的多闭环压力控制策略能够控制Ebooster实现主动制动功能,压力跟随的稳态误差在0.2 MPa之内,同时在多种压力跟随工况下表现出良好的控制效果。研究成果为机-电-液耦合的线控制动系统进行制动压力控制时面临的多种非线性扰动问题,提供了一种良好的解决思路。     

多轴车辆第三轴电控液压转向系统及其PID控制

为了改善多轴车辆后轴轮胎的磨损,设计了一种第三轴电控液压转向系统。重点研究了该系统的液压执行机构和对中自锁油缸的工作原理,拟合出了符合阿克曼转角定理的第三轴预期转角,建立了电控液压转向系统的模型,设计了分数阶PID控制器并提出了该分数阶PID控制器参数的选取方法,最后进行了仿真分析、台架试验、实车试验。拟合结果表明,第三轴预期转角在车速为10m/s和20m/s时,期望值和实际值的残差平方都在0.16以内,拟合度都在0.985以上。仿真分析结果表明,分数阶PID控制系统比整数PID控制系统具有更小的超调量和更短的调节时间。台架试验结果表明,第三轴预期转角在车速为10m/s和20m/s时,期望值和实际值的误差都在±0.3°以内。由实车试验可以定性看出,安装该第三轴电控液压转向系统比不安装该系统在空载和满载时轮胎磨损情况都有所改善。