汽车在加速/制动工况下的主动控制研究

建立1/2车辆加速/制动系统模型,基于最优控制相关理论设计了系统的控制器,利用Matlab/Simulink软件对系统进行仿真。仿真结果表明:与被动空气悬架系统相比,应用最优控制策略的主动空气悬架系统在改善车辆加速/制动系统的舒适性及平顺性方面具有明显的优势。     

基于FPGA的汽车主动悬架模糊自适应PID控制器设计

为改善乘车舒适性,建立1/4主动悬架模型,提出模糊自适应PID控制策略,并基于FPGA平台,应用VHDL语言在RTL级上实现模糊控制。该PID控制器以车身垂直速度的误差及误差变化率作为模糊控制器的输入,根据模糊规则推理,对PID参数进行在线优化,利用MATLAB/Simulink对模糊自适应PID控制器进行仿真。结果表明:具有模糊自适应PID控制器的主动悬架在提高车辆舒适性方面明显优于被动悬架。最后,采用FPGA设计方法,对模糊控制器的主要模块进行设计。     

含作动器死区输入的主动悬架鲁棒控制（英文）

主动悬架的性能通常优于被动悬架。设计了受路面扰动的四分之一汽车主动悬架系统2自由度模型。针对作动器未知非线性死区输入,提出了一种鲁棒控制方案,该控制器可以消除由于参数不确定性对系统造成的不利影响。H∞提高了车辆的乘坐舒适性和操控性,以及系统的鲁棒性。仿真结果表明:鲁棒控制器对系统参数的不确定性具有很强的鲁棒性,它可以有效地消除死区对系统的影响,消除系统其他不可测量的干扰,从而保证系统全局稳定。     

含作动器死区输入的主动悬架鲁棒控制

主动悬架的性能通常优于被动悬架。设计了受路面扰动的四分之一汽车主动悬架系统2自由度模型。针对作动器未知非线性死区输入,提出了一种鲁棒控制方案,该控制器可以消除由于参数不确定性对系统造成的不利影响。H∞提高了车辆的乘坐舒适性和操控性,以及系统的鲁棒性。仿真结果表明：鲁棒控制器对系统参数的不确定性具有很强的鲁棒性,它可以有效地消除死区对系统的影响,消除系统其他不可测量的干扰,从而保证系统全局稳定。     

矿用宽体车油气悬架的平顺性分析及优化设计北大核心

为研究油气悬架对车辆行驶平顺性的影响,针对某90 t宽体矿车,建立车辆动力学模型,搭建前悬1/4车油气悬架AMESim仿真模型,研究在随机路面输入下车辆行驶平顺性机制。在被动悬架模型的基础上加入主动控制系统,与被动悬架进行对比分析,并利用AMESim/设计探索功能对主动悬架进行优化。结果表明:当车速不超过40 km/h、初始气室压力为7.7 MPa时,车辆平顺性较好;主动悬架相比被动悬架能更好地衰减振动,极大地提高了车辆行驶平顺性;在保证约束条件不变的基础上,优化后加权加速度均方根降低了18.72%,有效提高了矿车的行驶平顺性和乘坐舒适性。研究结果为油气悬架的设计及优化提供参考。     

矿用宽体车主动油气悬架的复合控制方法研究

由于矿用宽体车被动油气悬架不能根据路面情况以及车载变化达到实时调整车姿来满足车辆平顺性要求,为进一步改善矿车行驶平顺性,提出一种神经网络和模糊PID控制相结合的主动悬架复合控制方法。建立单气室油气弹簧数学模型,并经实验验证了模型的正确性;在此基础上以C级路面作为输入,建立1/2车辆动力学模型,以悬架输出力为控制对象,对控制器的设计进行了详细研究,并对矿车前半车身垂向及侧倾方向的振动特性进行了对比分析。结果表明：与被动悬架相比,所设计的主动控制策略使车身垂直加速度降低了38.45%,侧倾角加速度降低了27.16%,轮胎动载荷降低了32.68%,悬架动扰度降低了34.8%,极大地改善了车辆行驶平顺性。     

考虑多种非线性因素的主动悬架系统最优控制

主动悬架系统中非线性因素直接影响车辆行驶平顺性和操纵稳定性。考虑弹簧、阻尼器和轮胎等多种非线性因素,建立1/4车体非线性主动悬架系统动力学模型,并将其转换成一种仿射非线性系统。应用微分几何理论,对非线性动力学模型进行线性化处理,得到主动悬架系统作动器的控制律,再采用最优控制方法获得系统的最优反馈增益。通过MATLAB软件仿真研究非线性因素对悬架系统的影响,分析基于微分几何理论的最优控制器对非线性主动悬架的控制效果。结果表明:非线性参数c_2、ε和k_(tt)导致系统出现较严重的分岔现象,降低系统的稳定性;所设计的控制器能够有效改善主动悬架系统的响应特性,减少非线性因素对系统的不良影响。研究结论可为非线性主动悬架系统的研究提供一定的理论参考。     

基于遗传算法的磁流变半主动悬架最优控制

针对车辆悬架使用最优控制时,评价指标难以客观选取加权系数的问题,提出一种基于遗传算法的半主动悬架最优控制方法。在MATLAB/Simulink环境下,首先建立1/4半主动悬架模型、被动悬架模型及随机路面模型。其次,进行磁流变阻尼器的标定试验,得到不同工况下的阻尼器位移、速度曲线。利用参数拟合工具箱和BP神经网络建立修正的Dahl参数化正向、逆向模型,并进行拟合验证。再次,在最优控制理论的基础上,应用遗传算法对半主动悬架评价指标的加权系数进行选取,建立遗传最优控制器。最后,进行仿真验证与分析。结果表明:应用遗传算法来确定最优控制器的加权系数,提高了车辆的平顺性。     

基于IPSO模糊PID的汽车主动悬架电液伺服控制

为实现主动悬架的自适应控制,在整车7自由度主动悬架模型中加入阀控非对称液压缸动力学模型,并进行动力学分析。针对粒子群算法易早熟、寻优效率低的问题,提出一种改进粒子群算法(IPSO)算法,对模糊PID控制器的参数进行优化。同时,以B级模拟路面为输入,采用 AMESim 和Matlab软件对车辆行驶平顺性进行了联合仿真分析。结果表明:所建立模型能真实体现悬架系统的运动过程,所提出的控制策略能有效降低路面对车身垂向振动、俯仰、侧倾等性能指标的影响,提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

车载多层减振平台的主动控制及仿真

为了研究被动悬架车载主动减振平台的低成本控制策略及其减振效果,针对一种新型长宽比较大的多层减振平台,建立了车辆被动悬架与主动减振平台的一体化全系统动力学分析模型。进而,设计了"线性被动、旋转主动"的平台控制策略,并应用MATLAB及ADAMS软件,在三种典型路面激励下,进行了仿真测试。结果表明:采用垂向线性振动的多层被动减振、旋转振动的低成本主动控制策略,被动悬架车载减振平台的减振效果明显,实现了车载减振平台的高性价比设计。     

PQF连轧机液压伺服系统最优控制器设计

分析对称阀控非对称液压缸系统,重新定义泄漏流量,给出高效优质精轧管机(PQF)液压伺服系统数学模型。运用二次型最优控制理论,求解最优控制器;对系统响应曲线及频谱图进行分析,提出了控制量的最佳加权矩阵。通过仿真实验,有效改善了系统的性能。     

直升机旋翼协调加载系统的模型参考自适应解耦控制

研究了直升机旋翼协调加载系统的解耦控制问题.分析了协调加载系统组成结构,建立了电液伺服加载系统数学模型,指出了协调加载系统解耦控制的难点.针对该系统特点,提出了基于GCMAC的模型参考自适应解耦控制策略,采用常规PID控制器作为辅助控制器,GCMAC控制器作为主控制器在线学习理想控制作用,使得耦合系统逼近参考模型,实现解耦控制.仿真表明,该解耦控制策略是有效的,力指令跟踪误差小于4%.     

Tracking control and active disturbance rejection with application to noncircular machining

Control systems are usually required to track reference signals while operating under the influence of disturbances. A fast tool servo system for noncircular machining application works under such conditions, resulting in large control efforts. This paper presents a linear active disturbance rejection controller design for a voice coil motor-driven fast tool servo system for noncircular machining application. The controller is designed through an extended state observer to estimate and compensate the variant dynamics of the system, nonlinearly variable cutting load, and other uncertainties. Then, a simple proportional derivative controller produces the control law. To improve the tracking performance of the fast tool servo, the tracking error from the trial-cutting workpiece is added to the reference input and used as feed-forward error compensation. In such a combined control arrangement, the active disturbance rejection controller provides active disturbance rejection ability for the controller, and the feed-forward error compensation controller improves the tracking precision. Both the tracking control and disturbance rejection performances are thus enhanced. In real-time control and implementation, the effects of finite word length, position feedback resolution, and short sampling period are analyzed and addressed. Machining experiments are conducted, and the results illustrate the control system synthesis procedures and a substantial improvement over the tracking error generated by the linear active disturbance rejection controller alone.     

基于PD控制的磁轴承刚度与阻尼分析

刚度和阻尼是描述磁轴承特性的2个重要指标.本文以磁轴承为研究对象,从刚度和阻尼的定义出发,在磁轴承闭环控制系统结构变换的基础上,研究了系统的动刚度、动阻尼特性.应用劳斯判据分析PD控制器参数范围,在闭环系统稳定的前提下,结合仿真实例,从频域角度分析PD控制器参数与系统刚度、阻尼的关系,其结果对磁轴承控制器设计有一定指导意义.     

基于全局最优滑模控制器的冗余自由度机械臂运动控制的研究

为了提高冗余自由度机械臂的运动准确性,进行基于全局最优滑模控制器的冗余自由度机械臂运动控制的研究。分析冗余自由度机械臂的机械结构,明确其结构组成及运动原理。通过各关节节点的旋转角度及连接臂长度,分别求取了相邻关节节点间的旋转关系式及关节结点相对基础坐标的移动矢量,并通过该移动矢量得出机械臂的动力学方程。通过机械臂的动力学方程,计算出单个关节节点的系统方程。利用角度误差构造滑模面,并在此基础上利用单个关节节点的系统方程,建立滑模控制器。为了获取滑模控制器中滑模加权因子和趋近加权因子的最优解,采用粒子群算法在解空间中对其进行全局搜索,从而得到全局最优化的滑模控制器,用于对冗余自由度机械臂的运动过程进行控制。实验中,采用此方法和干扰观测器方法对关节节点的运动过程及末端执行器的运动过程进行了控制,从控制结果可知:在控制关节节点及末端执行器运动时,此方法比干扰观测器方法的控制准确度分别提高了17.12%和13.49%,表明此方法能有效保障冗余自由度机械臂的运动准确性。     

FOPDT模型的PI参数整定方法

针对一阶加纯滞后（FOPDT）模型，基于最优传递函数，提出了Smith预估控制系统的PI参数整定方法。首先介绍了Smith预估控制方法，然后对比Smith预估控制系统的闭环特征方程式和二阶最优传递函数的特征方程式，得出PI控制器的参数整定公式，最后基于ITAE最优传递函数或Butterworth最优传递函数，给出了PI控制器的设计实例，并进行了相应的仿真。仿真结果表明，按该方法设计的Smith预估控制系统的动态性能和抗扰动性能都取得比较好的效果。     

电液负载模拟器的自适应最优控制

研究了电液负载模拟器的自适应最优控制问题.将线性二次型最优控制与GCMAC神经网络相结合,提出了一种自适应最优控制策略.该控制策略把最优控制器作为辅助控制器,采用GCMAC神经网络在线学习使闭环系统满足理想性能要求的控制量.Lyapunov稳定性分析证明该控制策略具有渐近稳定性.仿真结果表明系统具有较好的动态性能和较高的载荷谱跟踪精度.     

自抗扰控制在电静液作动器位置伺服系统中的应用

未来飞机将采用功率电传代替传统的液压传动,电动静液作动器(EHA)受到越来越多的关注。针对航空机载电动静液作动器的抗扰动问题,基于自抗扰算法设计一种位置伺服控制系统。以EHA为对象,对作动器位置外环进行建模分析,得到EHA位置伺服系统二阶状态空间模型;基于模型设计位置伺服自抗扰控制器的结构,并对所用的非线性函数进行了优化;在施加正弦扰动与突变扰动的情况下与传统PID进行仿真对比,验证了算法的有效性。仿真结果表明：该算法在满足系统动态性能的前提下,提高了系统的抗干扰能力。