机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台研究

为了提高汽车的平顺性,提出一种机电作动器悬架,设计了机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台。建立基于机电作动器的主动悬架数学模型与仿真模型,以嵌入式系统单片机为主处理器设计机电作动器悬架的控制器;在此基础上,以dSPACE为模型运行载体搭建机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台;利用该测试平台进行了仿真试验。结果表明所研究的硬件在环仿真测试平台具备较好的硬件在环仿真功能,能够对机电作动器悬架性能、主动悬架控制算法进行验证与评价。     

基于滑模变结构控制的EHA系统仿真研究

多电飞机功率电传作动系统,采用电能取代飞机能源系统中的液压能、气压能等二次能源.典型的功率电传作动系统主要有电静液作动器(EHA)和电机械作动器(EMA)两种.根据飞机系统运行特点,以EHA为研究对象,对其工作原理与结构特点进行分析,建立了EHA系统中驱动电机、液压泵、作动筒、活塞杆负载等的Simulink线性化仿真模型.同时,针对驱动电机控制精度低的问题,由于传统PID控制的EHA存在舵面控制精度差和频域带宽过窄等问题,故采用了滑模变机构控制对传统PID控制进行改善优化,并进行对比仿真.仿真结果表明,滑模变结构控制的EHA系统的控制质量得到了明显提高.     

车辆空气悬架PID控制优化仿真

考虑到空气弹簧的非线性特性,建立了2自由度车辆空气悬架系统的振动模型.为了提高车辆行驶平顺性和乘坐舒适性,设计将粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法与PID控制策略相结合后应用于车辆空气悬架系统控制,并在Matlab/Simulink环境下,对不同车速和行驶路况下的车辆空气悬架进行了仿真分析.仿真结果表明:与传统的PID控制比较,基于粒子群优化的PID控制器使得车辆空气悬架系统的车身垂向加速度(BA),悬架动行程(sws)和轮胎动位移(DTD)的均方根值都有所减少,改善了车辆的平顺性和操纵稳定性.     

基于模糊PID控制的汽车半主动悬架系统的研究

论文通过建立1/4车体两自由度半主动悬架模型,设计了双输入单输出的模糊PID控制器,并在Matlab/Simulink环境下对半主动悬架系统进行了仿真研究。研究结果表明,与被动悬架系统和基于PID控制的半主动悬架系统相比较,基于模糊PID控制的汽车半主动悬架系统能够有效地降低车身的垂直加速度,并能提高车辆的平顺性,减小轮胎的动载荷。最后对基于模糊PID控制的半主动悬架系统在同一路面等级不同车速下进行了仿真研究,结果表明随着车速的增加车辆的平顺性、操纵稳定性以及安全性都会下降。     

基于粒子群算法的汽车悬架PID控制仿真

研究汽车悬架稳定性控制优化问题,由于PID控制器在汽车主动悬架中参数的选择决定汽车行驶的稳定性能.针对传统参数整定的方法存在盲目性,设计了一种用粒子群算法优化整定PID参数的方法.利用粒子群算法的并行全局搜索策略,以主动悬架性能指标为目标函数对PID参数进行优化设计.应用改进方法对汽车悬架主动控制系统进行仿真.仿真结果表明,用粒子群算法优化的PID控制器的汽车主动悬架相对于PID控制主动悬架及被动悬架而言,改善了车身垂向加速度和悬架动行程.同时解决了PID控制器参数整定的问题.     

航空机电作动器健康管理验证系统研究

针对健康管理智能算法与推理模型性能的验证与评估需求,设计了一种航空机电作动器健康管理验证系统;通过分析航空机电作动器的故障机理,提出了电机、控制器、齿轮减速器的数学建模方法和对应的主要失效模式的故障注入方法,设计了验证系统硬件平台、基于组件模式的通用软件运行环境及支持实时显示功能的验证与评估模块;仿真结果表明,该平台能够支持各种健康管理算法与系统模型的加载和调用,并能够实现验证与评估信息的在线显示。     

基于电磁作动器的车辆座椅悬架最优控制研究

为了改善农用车、工程车等车辆座椅的减振性能,以电磁作动器为执行器,建立人体座椅—车辆两自由度的主动座椅悬架系统模型。通过对该系统的动力学模型进行线性化处理,并应用二次型最优控制理论,选取合适的加权系数,实现系统的最优控制。在Matlab/Simulink中以白噪声路面激励为系统输入,对主动控制和被动控制的座椅悬架系统仿真分析。结果表明：在不同的激励条件下,基于电磁作动器的主动座椅悬架系统减振效果显著,大幅降低了驾驶员所承受垂直振动加速度,提高了车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性。     

基于遗传算法的EHA调速系统设计与优化

电机调速系统是飞机电静液作动器(EHA)的关键部分,直接影响着机载作动系统的可靠性.EHA对调速系统鲁棒性,快速性有着较高的性能要求,传统的试凑法设计调速系统的调节器难以满足性能的要求.首先针对EHA的实际工作原理,建立了EHA调速控制的模型,用PID调节器设计双闭环负反馈控制系统,然后采用遗传算法对PID调节器参数寻优整定,最后根据实际工作情况与性能要求进行了仿真分析.仿真结果表明,利用遗传算法寻优设计PID调节器控制EHA所采用的大功率无刷直流电机,可以获得良好的稳定性、鲁棒性和动态性能.     

车辆主动悬架的BP神经网络自适应PID控制

提出了一种主动悬架的基于BP神经网络的自适应PID控制方法,并借助于1/4主动悬架物理模型,探讨了该控制技术在车身主动减振方面的控制问题.以白噪声模拟路面输入,对车辆主动悬架系统进行计算机仿真研究.将BP神经网络PID主动悬架、PID主动悬架和被动恳架的车身加速度、悬架动挠度及车轮动位移三项指标的均方根值进行了对比分析.仿真结果表明,具有BP神经网络PID控制器的主动悬架控制效果明显优于PID主动悬架和被动悬架,可大大减少路面对车身的振动冲击,能显著地提高车辆行驶平顺性和乘坐舒适性,且鲁棒性好.     

轮毂式电机驱动电动汽车主动悬架滑模控制研究

悬架作为车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统,对车辆的行驶平顺性、操纵稳定性、驾乘舒适性等具有较大影响.针对新型主动悬架系统能改善驾乘舒适性、防止驾驶者的疲劳,以及保证极限工况危急时刻车辆操控权限的优点,建立采用悬置轮毂式电机驱动的电动汽车四分之一主动悬架模型,设计了基于电磁作动器的主动悬架滑模控制系统,运用李雅普诺...     

车辆悬架用电磁执行器的建模与试验研究

应用电磁感应的基本原理,设计了一种新型的车辆主动悬架用电磁直线执行器,该执行器具有响应快,出力大和动行程大的特点。通过两种不同的建模手段,即有限元建模和集总元件动力学建模的电磁力仿真对比分析,两者基本吻合,表明了执行器模型的准确性。利用所建立的有限元模型,研究了执行器结构参数如气隙厚度和次级铜层厚度对电磁力的影响规律,并选取合理的参数进行执行器的样件试制。通过对加工后的样机模型进行电磁力响应的试验测试,并分别与有限元模型和集总元件动力学数学模型进行相应的比较,试验数据与仿真结果基本一致,进一步验证了模型的准确性。     

执行器有时滞的馈能式主动悬架的鲁棒控制

车辆用的馈能式主动悬架系统具有不确定参数,而且执行器有时滞.为了保证其稳定性、减振性和能量回收性能,我们提出了一种保成本/H∞鲁棒控制器设计方法.对车辆悬架系统性能方面的要求,用二次型加权性能指标和H∞性能指标反映.定义了一个Lyapunov函数代表这两个性能指标;根据这个Lyapunov函数,把闭环系统设计问题转化为一组线性矩阵不等式以求解控制器.根据直流电机工作原理,分析了参数摄动和执行器时滞对系统能量平衡的影响,推导出了能量平衡方程.最后对二自由度1/4车悬架模型进行了仿真;结果表明:对一定范围内的参数摄动和有界时滞,悬架系统在有效减振的同时,实现了能量的回收.     

Adaptive backstepping‐based control design for uncertain nonlinear active suspension system with input delay

This paper addresses the control problem of adaptive backstepping control for a class of nonlinear active suspension systems considering the model uncertainties and actuator input delays and presents a novel adaptive backstepping‐based controller design method. Based on the established nonlinear active suspension model, a projector operator–based adaptive control law is first developed to estimate the uncertain sprung‐mass online, and then the desirable controller design and stability analysis are conducted by combining backstepping technique and Lyapunov stability theory, which can not only deal with the actuator input delay but also achieve better dynamics performances and safety constraints requirements of the closed‐loop control system. Furthermore, the relationship between the input delay and the state variables of this vehicle suspension system is derived to present a simple and effective method of calculating the critical input delay. Finally, a numerical simulation investigation is provided to illustrate the effectiveness of the proposed controller.     

AUV电动舵机伺服控制与驱动研究

舵机系统设计是水下自主航行器实现精确制导与控制规律的基础.以高速MCU为平台,通过模拟量高线性光耦隔离、电机H桥功率驱动等关键功能模块的研究,实现了电动舵机伺服控制与驱动系统的一体化设计;基于比例积分的控制算法进行了性能预报仿真.分析表明,所设计的电动舵机伺服控制与驱动系统功能完备,性能满足要求.研究成果为水下自主航行器全电作动技术的发展奠定了基础.     

Intelligent control of DC motor driven electromechanical fin actuator

In this paper modeling, simulation and control of an electromechanical actuator (EMA) system for aerofin control (AFC) with permanent magnet brush DC motor driven by a constant current driver are investigated. Nonlinear model of the EMA-AFC system has been developed and experimentally verified in actuator test bench. Model has been used as the starting point for PID position controller synthesis. To improve performances of the system, computational intelligence has been applied. Genetic PID optimization, genetic algorithm (GA) optimized fuzzy supervisory PID control and finally GA optimized nonlinear PID algorithm modification are proposed. Improved transient response and system behavior have also been experimentally validated.     

四旋翼无人机时延模糊自抗扰容错控制

针对四旋翼无人机系统执行器故障问题，为改善飞行控制系统性能，提出一种时延模糊自抗扰容错控制。首先，根据四旋翼无人机系统非线性数学模型和执行器故障模型，选择模糊自抗扰控制器作为基准控制器，在未发生执行器故障的情况下，使飞行控制系统保持稳定；其次，在发生执行器故障的情况下，利用时延控制技术估计故障信息，并与模糊自抗扰控制相结合，实现容错控制；最后，对所研究的容错控制算法进行数值仿真分析，仿真结果表明：把时延控制与模糊自抗扰控制相结合，能有效调节执行器故障，使飞行控制系统对故障产生的干扰具有良好的鲁棒性。     

Decentralized Dynamic Event-Triggered Communication and Active Suspension Control of In-Wheel Motor Driven Electric Vehicles with Dynamic Damping

This paper addresses the co-design problem of decentralized dynamic event-triggered communication and active suspension control for an in-wheel motor driven electric vehicle equipped with a dynamic damper. The main objective is to simultaneously improve the desired suspension performance caused by various road disturbances and alleviate the network resource utilization for the concerned in-vehicle networked suspension system. First, a T-S fuzzy active suspension model of an electric vehicle under dynamic damping is established. Second,a novel decentralized dynamic event-triggered communication mechanism is developed to regulate each sensor's data transmissions such that sampled data packets on each sensor are scheduled in an independent manner. In contrast to the traditional static triggering mechanisms, a key feature of the proposed mechanism is that the threshold parameter in the event trigger is adjusted adaptively over time to reduce the network resources occupancy. Third, co-design criteria for the desired event-triggered fuzzy controller and dynamic triggering mechanisms are derived. Finally, comprehensive comparative simulation studies of a 3-degrees-of-freedom quarter suspension model are provided under both bump road disturbance and ISO-2631 classified random road disturbance to validate the effectiveness of the proposed co-design approach. It is shown that ride comfort can be greatly improved in either road disturbance case and the suspension deflection, dynamic tyre load and actuator control input are all kept below the prescribed maximum allowable limits, while simultaneously maintaining desirable communication efficiency.     

主被动一体悬架构型的多目标粒子群最优控制

为了解决轮毂电机电动汽车中轮毂电机导致的振动负效应问题,提出了将动态减振与主动悬架结合的悬架新构型方案.针对新构型中结构及控制参数复杂的特点,建立了能够表征平顺性、操稳性以及悬架作动效率的11自由度整车动力学模型.设计基于新构型的多目标粒子群线性二次最优(MOPSO–LQR)控制器.对模型进行仿真分析,仿真结果表明,新构型方案能够实现车辆平顺性、操稳性以及悬架效率的全局最优,对比传统轮毂电机悬架构型方案,在解决轮毂电机振动负效应问题上有良好的效果.     

基于EHA的车辆主动悬架建模与仿真研究

采用一种新颖的可控减振技术,提出基于EHA的主动悬架系统.文章在建立1/4车辆悬架动力学模型和EHA综合模型的基础上,以天棚阻尼模型作为参考模型,利用模糊控制方法对簧载质量的垂直加速度进行控制并与被动悬架进行了比较.仿真结果表明:在随机和脉冲两种信号的激励下,相对于被动悬架,主动悬架簧载质量的垂直加速度均方根值分别下降了27%、16%,结果证明了所建模型的正确性以及模糊控制方法对改善汽车性能的可行性和有效性.