汽车转向器试验台控制系统研制

论述集工控机、信号处理模块、传感器等为一体的转向器性能测试控制系统的设计 ,并基于WindowsNT操作系统 ,利用VisualC 工具开发了转向器性能试验台系统控制软件     

积分反馈自抗扰控制力矩陀螺框架伺服系统设计

设计了永磁同步电机直驱的控制力矩陀螺(CMG)框架伺服系统,并提出积分反馈自抗扰控制(ADRC)伺服跟踪算法用于实时跟踪CMG操纵律输出的框架角速度指令。首先,采用电机轴电流id=0的矢量控制策略建立了CMG框架伺服系统的数学模型;然后,分析摩擦力矩和齿槽力矩对CMG框架伺服系统性能的影响,并在Matlab中搭建速度环采用ADRC的框架伺服仿真系统;最后,对框架伺服系统的速度环分别采用模糊PI、ADRC、积分反馈ADRC算法进行实验。实验结果表明:采用积分反馈ADRC算法跟踪0.1～2.0rad/s时,稳态精度为0.005～0.012rad/s;跟踪0.0～0.1rad/s时,稳态精度为0.001～0.005rad/s,临界爬行速度为0.003rad/s;跟踪2sin(t)rad/s速度曲线时,幅值误差为0.55%,相位滞后0.09978rad。结果满足CMG框架伺服系统精度高、鲁棒性强的要求。     

车载大口径刚性支撑式快速反射镜

为了适应车载平台恶劣的工作环境,设计了一种大口径刚性支撑式快速反射镜。针对车载跟瞄转台对快速反射镜的应用需求选择音圈电机为驱动器,并分别设计了快速反射镜系统的平面反射镜、驱动器、支撑基座、测量元件和机械结构。然后,应用有限元分析方法,有效地实现了平面反射镜的轻量化及支撑基座的模态分析。快速反射镜通过球型铰链实现其运动部分与不动部分的连接,主要载荷通过铰链由支撑基座间接承载,从而有效地保障了大口径快速反射镜的承载能力和环境适应性。最后,组建了伺服控制系统,并对控制带宽和指向精度进行了测试。结果显示:所设计的车载大口径快速反射镜带宽达67Hz,方位指向精度为1.0″、俯仰指向精度为1.1″,表明控制系统稳定实用,满足车载平台的应用要求。     

TYZ系列双钢轮振动压路机转向系统设计

TYZ系列压路机属于轻型双钢轮压路机,结构设计巧妙性能卓越。主要介绍针对TYZ800型和TYZ1000型这两款载人压路机的转向机构进行设计。结合轻型压路机结构的特点和成本优势,设计了一种新型机械式的转向机构。该机构基本原理主要是采用一对大小齿轮的啮合实现转向。相对于传统机械转向结构及液压转向机构而言,该机械结构简单,转向效果稳定可靠方便作业人员操作,很大程度上降低了整机的成本。通过实际批量生产的应用验证,TYZ系列压路机这种机械式的转向机构转向性能良好,运转可靠。     

Active disturbance rejection control in steering by wire haptic systems

This paper introduces a steering by wired haptic system based on disturbance rejection control techniques. High gain Generalized Proportional Integral (GPI) observers are considered for the estimation of tire and steering wheel dynamic disturbances. These disturbances are on line canceled to ensure tracking between the commanded steering wheel angle and the tire orientation angle. The estimated disturbances at the steering rack are feedback to the steering wheel to provide a haptic interface with the driver. The overall system behaves as a bilateral master-slave system. Very few sensors and minimum knowledge of the dynamic model are required. Experimental results are presented on a prototype platform that consists on: (1) half of the steering rack of a beetle VW vehicle, (2) a steering wheel.     

YT1000型振动压路夯实机转向机构设计

振动压路机为保证压实效果,要求在满足一定条件的情况下,对土壤的冲击力要大.冲击力的大小与激振频率、振幅及振动轮的质量有关.因此振动轮尺寸一般都比较大,重量也大.由此就造成了压路机的转向难度巨大.所以采用一般汽车的转动方式已经不适应实际压实作业的需要.对压路机的转向系统进行了专门的研究与设计,设计出了一种结构比较稳定、可靠,转向性能优越的转向机构,并分别从力学角度、材料的强度要求等方面做了相应的验证.经投入生产,样机试验表明,工作效果良好.     

直流无刷电动机的汽车电动助力转向系统控制策略研究

介绍了管柱助力式电动助力转向系统的组成与工作原理,设计了基于直流无刷电动机的电动助力转向系统控制策略及助力特性。在对直流无刷电动机结构与工作方式深入研究的基础上,设计了助力电动机的转矩控制策略。开发了基于Freescale微控制器MC56F8346的汽车电动助力转向系统控制器,在试验台上进行了转向助力试验。试验结果表明,所设计的控制策略有效,能够获得良好的助力特性。     

机载刚性支撑式快速控制反射镜设计

设计了一款紧凑型刚性支撑式快速控制反射镜(FSM),以适应机载运动平台的高振动、大冲击和高低温等恶劣工作环境。考虑机载FSM的工作需求,分别对FSM的支撑轴系、驱动元件和测角元件等进行设计与选择。针对刚性支撑轴系设计了轴系间隙调整机构,提高了FSM系统的轴系精度,进一步增大了FSM的承载能力;针对机载FSM研制了专用小尺寸微位移测量传感器,通过将4个传感器非轴线对称布置,并利用二次差分的方式实现反射镜位置的实时监测,进一步减小了FSM系统的体积,提高了它的测量精度。最后,对机载FSM的控制带宽和指向精度进行了实验检测。结果显示:所设计的FSM系统控制带宽约为110Hz,方位指向误差不超过3.4″,俯仰指向误差不超过3.8″,表明所设计的FSM控制系统稳定、响应速度快、指向精度高,满足机载运动平台的应用要求。     

控制力矩陀螺框架系统的谐振抑制与精度控制

控制力矩陀螺(CMG)框架系统的速率控制精度是影响其输出力矩精度的重要因素,系统中谐波减速器提高了框架系统的动态响应能力,但其产生的机械谐振大幅降低了系统的控制精度.为抑制框架系统的谐振并满足系统的控制精度,本文建立了框架系统的动力学模型,根据系统动态性能要求选取合适的阻尼系数来设计系统主导极点,使控制器产生的零点与机械谐振对应的极点重合形成偶极子,从而抑制系统的机械谐振.仿真和实验结果显示:提出的方法有效地抑制了控制力矩陀螺框架系统的谐振,0.175 rad/s恒速控制精度为0.002,0.175 sin(2πt) rad/s正弦随动控制的幅值相对误差为3.28％,相位差为0.13 rad.结果很好地满足了控制力矩陀螺的高精度输出力矩需求.     

多轮转向系统转向控制模式综述

介绍了适用于多功能运动型车、卡车、多轴重型车等大型车辆的多轮转向系统的转向控制模式。重点介绍目前多轴重型车辆主要采用的液压式和电控液压式多轮转向系统,结合全路面起重机的多轮转向系统进行了实例说明,对几种转向控制模式的特点进行了总结。     

多轴车辆转向杆系刚柔耦合分析

某采用机械式液压转向的多轴转向车辆,经常出现转向杆系损坏现象,为分析转向杆系损坏原因,进一步提高系统的可靠性,需要对其转向杆系进行结构动力分析。通过采用刚柔耦合分析方法,在ADAMS中建立了多轴转向系统传真模型,并将杆系主要刚性杆件替换为柔性体,通过刚柔耦合仿真分析得到转向杆系在转向时的应力分布云图,从而为设计改进提供帮助。     

电动客车制动和转向复合驱动机组研制

为了实现电动客车有效利用电能、减轻自身质量、合理优化布局和降低成本等目标,对电动客车技术现状做了分析,提出了一种电动客车空压机和转向油泵复合机组,即采用一台电机同时驱动气压制动系统的空压机和动力转向系统的液压油泵.运用底盘优化布置、负载检测主动适配控制、动态优化设计和防震隔振控制等技术进行设计,通过能耗对比、动态性能、零部件匹配性和控制系统可靠性等试验,结果表明,具有减轻整车质量、节省成本、降低能耗和方便布置等特点.     

基于多变量耦合反馈的电动助力转向模糊PID控制策略研究

采用动力学分析方法建立了电动助力转向系统的数学模型,基于数学模型建立了电动助力转向系统的离线仿真模型。在分析经典PID控制方法基础上,提出了一种基于多变量耦合反馈的电动助力转向模糊PID控制方法。利用离线仿真和台架实验对所提出的控制方法进行分析,实验结果表明:与传统PID控制方法相比,所提出的多变量耦合反馈模糊PID控制方法可有效提高电动助力转向系统转向操纵的轻便性和稳定性。     

快速反射镜两轴柔性支承设计

提出了基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承结构,研究了这种柔性支承静动态特性的设计过程和设计方法。首先,从快速反射镜的工作机理出发,分析了系统对柔性支承的特性要求;然后,结合现有两种柔性支承结构的特点,提出基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承设计;在分析单个柔性铰链刚度特性的基础上,研究了两轴柔性支承的设计方法;最后,以通光口径为Φ90 mm、行程为±2 mrad、工作带宽为300 Hz的两轴快速反射镜为例,进行了两轴柔性支承的设计和特性计算。基于dSPACE半实物仿真系统建立了两轴柔性支承特性实验,对柔性支承的转动刚度进行测试,并对由设计的柔性支承组成的快速反射镜系统的控制性能进行分析。实验结果显示:设计的快速反射镜系统的一阶机械响应频率为78 Hz,闭环控制带宽为340 Hz,满足设计要求,表明基于集中柔度的柔性铰链单元的柔性支承可以满足行程若干mrad,工作带宽数百Hz的两轴快速反射镜的应用需求,且具有加工工艺性好,转动中心稳定等优点。     

车辆转向机构运动精度的可靠性稳健优化设计

在车辆转向机构设计中,考虑了可控因素和噪声因素对运动精度的影响,将可靠性优化和稳健设计方法相结合,以转向机构运动精度为目标函数建立转向机构的可靠性稳健优化数学模型.把运动精度的可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健优化设计转化为满足可靠性要求的多目标优化问题.实例计算表明,考虑制造误差、运动副间隙等不确定因素的影响,可靠性稳健优化设计方法能有效保证转向机构的运动精度和可靠性.     

模糊控制在移动机器人路径跟踪控制中的应用

对含不确定性的移动机器人系统设计了自适应模糊路径跟踪控制方法,此方法采用模糊逻辑系统逼近控制器中的不确定函数,基于时变死区函数对模糊逻辑系统中的未知参数进行自适应调节,并对时变死区设计了自适应律。文中证明了此方法可使跟踪误差收敛到原点的小邻域内。仿真算例验证了此方法的有效性。     

压电倾斜镜的高压驱动及高速控制

由于压电倾斜镜的机械谐振会降低自适应光学伺服控制系统的校正带宽,本文研究了补偿压电倾斜镜谐振特性的方法。根据压电倾斜镜机械谐振频率特性的动态模型和实测数据,提出了利用压电倾斜镜高压驱动器中现有的可编程逻辑门阵列(FPGA)设计多阶双二次型数字滤波器来优化系统的动态频率响应特性。基于多阶双二次型数字滤波器,高压驱动器能实时补偿驱动对象的频率特性,完成压电倾斜镜的正谐振和反谐振的同时补偿。将其与压电倾斜镜作为一体,可实现平坦的幅频特性,从而避免机械谐振,提高伺服控制带宽。实验结果表明:相对于传统的高带宽高压驱动器,提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器可在同样超调量下使系统误差带宽从56 Hz提高到了80 Hz,并且低频抑制能力也得到提高。实验显示提出的具有频率特性补偿功能的高带宽高压驱动器更适合压电倾斜镜的高速动态应用。     

面向复杂信息系统的用户管理策略

网络环境下的复杂信息系统,在开放、半开放环境下普遍面临着客户端权限确认、权限属性定义、动态权限设置以及主动保护等问题,而传统用户管理静态权限设置和直接授权的模式很难解决这些问题。为此,提出了基于权限对象的用户管理策略,将用户管理过程分为身份证实、权限控制和操作监控等三个阶段。身份证实阶段主要解决开放、半开放环境下的用户身份认证问题;权限控制阶段引入权限对象,有效地解决了权限属性定义、动态权限指派、客户端权限确认等问题;监控阶段则重点解决主动保护问题。     

The sensitivity analysis of yaw rate for a front wheel steering vehicle: In the frequency domain

In this paper, the sensitivity analysis of yaw rate for a front wheel steering vehicle is performed in the frequency domain. A two degree of freedom system is used to represent a simple vehicle model in order to derive the system transfer function. The transfer function is defined between a steering angle input and a yaw rate output. This model shows the simplest lateral dynamic effect and is useful for understanding of the dynamic characteristics and control aspect of the target system. Vehicle mass, inertia, cornering stiffiness, and wheel base are selected as design variables. Sensitivity functions of the transfer function with repect to design variables are derived, and the results show that the response of the yaw rate always has stable minimum phase characteristics. The objective of this paper is the proposition of a base for re-design and new-design of the vehicle by checking the yaw rate variations with respect to the design variable change in the frequency domain. Finally, dominant design variables can be selected based on the sensitivity analysis.     

汽车转向器装配线的可编程控制器（PLC）控制

本装配线不但适合于汽车转向器同样也适合于各种机械零部件、总成甚至整机的大规模连接装配。本文阐述了其构成、工艺流程、和PLC的软硬件设计。