基于有限时间扩张状态观测的HEV鲁棒复合协调控制

针对采用双行星排动力耦合机构的混合动力汽车（HEV）,研究其纯电动模式至混合动力驱动模式切换过程,为减小由发动机转矩波动和行驶工况扰动导致的模式切换动态性能恶化,提出了基于有限时间扩张状态观测的鲁棒复合协调控制策略。分析模式切换过程并建立各切换阶段的系统动力学模型,针对造成模式切换冲击的切换阶段,设计基于有限时间稳定理论的扩张状态观测器估计发动机转矩和负载转矩扰动,在此基础上,构建基于观测状态的前馈补偿策略,并设计基于状态反馈的鲁棒H∞控制器,从而实现模式切换过程的鲁棒复合协调控制。仿真结果表明：有限时间扩张状态观测器有效提高了对发动机和负载转矩扰动的观测精度,优化了发动机转速的控制效果,基于有限时间扩张状态观测的鲁棒复合协调控制策略可有效克服车辆外界扰动的影响,显著减小HEV模式切换过程的冲击度。     

基于扩张状态观测器的火电单元机组协调控制

扩张状态观测器不依赖对象精确模型, 可将火电单元机组协调系统中普遍存在的耦合、扰动、不确定性等因素看做一个扩张状态进行估计. 设计控制率对该估计量进行补偿, 可有效改善系统动态, 提高系统性能鲁棒性. 以某300MW燃煤直流炉再热机组为被控对象进行仿真研究. 根据实际控制要求, 进行设定值跟踪实验, 输入扰动实验和蒙特卡洛实验. 结果表明, 合理选择扩张状态观测器参数, 可以使机炉协调系统具有较好的负荷跟踪能力, 保证主汽压力在较小范围内波动; 同时能有效抑制输入扰动并使系统具有强的鲁棒性. 基于扩张状态观测器的协调控制策略结构简单, 获得了良好的控制品质, 具有工程应用价值.     

并联混合动力汽车模式切换过程的协调控制

结合解放牌混合动力城市客车的实车调试,对不同模式之间的切换过程进行了分析,针对其切换过程易导致转矩波动,提出了基于电机辅助的协调控制策略,并利用AVL/Cruise及MATLAB联合仿真平台进行了建模仿真研究。仿真结果表明,协调控制策略保证了模式切换过程中动力传递的平稳性。     

二阶扩张状态观测器的误差估计

利用非连续的分段Lyapunov函数进行二阶扩张状态观测器的误差分析与估计,并用多Lyapunov函数方法证明了系统的稳定性。在现有误差分析的基础上做了如下改进:误差分析中考虑fal函数的完整形式;选用非连续的分段Lyapunov函数,得到了更好的参数选取规则;给出了不同参数下扩张状态观测器误差收敛的评价标准以及误差收敛值。     

基于扩张状态观测器的鲁棒转子磁链估计研究

提出了新型的基于线性扩张状态观测器的感应电动机转子磁链估计模型。以两个独立的线性扩张状态观测器观测定子电流,用分别被扩张的两个状态构建闭环转子磁链观测器,根据Lyapunov稳定性理论推导满足转子磁链观测器渐进稳定的反馈增益矩阵和转速估计自适应律。利用Matlab进行了仿真,分析了电机参数变化对磁链观测和转速估计精度的影响,表明了提出的模型对电机参数变化具有强鲁棒性。     

基于模糊神经网络的混联式混合动力汽车驱动系统工作状态控制研究

通过分析混联式混合动力汽车理想工作模式的控制,提出了一种新型的汽车驱动系统工作模式的控制方法——模糊神经网络控制.采用模糊神经网络能够自适应的控制汽车驱动模式工作状态的切换,能够节能减排,提高发动机的动力.利用Matlab/Simulink建立模糊神经网络控制模型,仿真实验结果表明,该控制方法达到了预期的目的,具有较好的效果.     

基于扩张状态观测器的电力系统混沌滑模控制

针对电力系统遭受较大周期性扰动时出现的混沌现象,提出了一种基于扩张状态观测器的滑模控制方法。设计扩张状态观测器观测系统的状态变量,通过定义扩张状态变量将外部扰动近似为1个已知量,简化滑模控制器的设计过程,实现系统的快速收敛。并采用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性。仿真结果表明:该控制方法能够有效地控制电力系统混沌振荡,并缩短受控系统的收敛时间。     

基于扩张状态观测器的机械臂滑模控制

为了解决机械臂在外部干扰和自身参数不确定性情况下的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于扩张状态观测器（ESO）的机械臂滑模控制方法.针对干扰信号,设计扩张状态观测器对系统的总扰动进行估计;将估计出的扰动值引入基于机械臂动力学方程设计出的滑模控制律中,完成了对机械臂轨迹跟踪控制方法的设计;最后,利用Lyapunov函数验证了系统的稳定性.仿真结果表明：基于扩张状态观测器的机械臂滑模控制可以克服外部扰动和自身参数的不确定性,使系统具有较好的鲁棒性,控制机械臂能较好地跟踪给定轨迹.     

类龙伯格非线性扩张状态观测器的研究

针对非线性扩张状态观测器的一般形式,引入一个增益因子,提出了扩张状态观测器的一种设计方法.运用该方法可以设计出任意阶的非线性扩张状态观测器,所设计的扩张状态观测器具有类龙伯格状态观测器的结构,并且其动态品质只与补偿矩阵的极点位置有关,与非线性函数的形式无关.选取满足条件的不同非线性函数可以得到不同形式的非线性扩张状态观测器.对二阶非线性不确定系统进行了仿真研究,结果表明了该设计方法的有效性.     

基于扩张状态观测器的板球系统误差反步控制

为提高板球系统的轨迹跟踪精度和抗干扰能力,提出了一种基于扩张状态观测器的误差反步控制策略。首先设计扩张状态观测器,估计出系统受到的不确定扰动。然后将观测出来的平板转角和角速度状态变量与反步法相结合,设计出带有低通滤波性能的误差反步控制器。实验结果表明,所设计的控制器具有良好的轨迹跟踪性能,验证了该控制策略的有效性。     

Co-simulation platform for single-shaft parallel HEVs based on Cruise+Matlab/Simulink

We reversely analyzed the energy management strategy （EMS） for a single-shaft parallel hybrid electric vehicle （HEV）, and build a forward co-simulation platform based on Cruise and Matlab. The vehicle dynamics model is built with Cruise, and control model is set up with Matlab/Simulink environment. The data between the two models are transferred by the Matlab API interface in Cruise. After mechanical and signal connections are completed, we establish the computing tasks and take the simulations of vehicle＇ s power performance, economy, and emission performance. The simulation results match the actual measurement results, which show that the co-simulation platform is correct and feasible. The platform can be used not only for a basic simulation platform to optimize further EMS, but also for the development of actual control system.     

基于双观测器的四旋翼无人机姿态控制

为了提高四旋翼无人机姿态控制精度及抗干扰性能,将干扰观测器与扩张状态观测器相结合,提出了一种基于双观测器的滑模抗干扰控制方法.首先,对于部分已知信息的干扰用外生系统模型描述,并用干扰观测器进行估计;然后针对复杂的非线性可微干扰采用扩张状态观测器进行估计;接着设计滑模控制律来补偿双观测器估计的干扰,进而实现姿态控制;最后利用李雅普诺夫理论证明了系统的稳定性.仿真结果表明,该方法相较于传统的PID控制具有更高的跟踪精度和良好的抗干扰能力.     

应用复合电源的轻度混合动力汽车的参数匹配

为解决混合动力汽车成本高、电池寿命短的问题,提出了复合电源轻度混合动力汽车的思想,通过取消发动机怠速、回收制动能量提高燃油经济性,应用电机主动同步技术缩短换档时间,利用超级电容寿命长、效率高的优点与电池组成复合电源,缓冲电池功率负荷,延长电池寿命。对整车各动力部件进行了参数匹配,通过仿真分析对匹配结果加以验证,并总结出将复合电源应用到轻度混合动力汽车中的可行性。     

混合动力轿车振动噪声控制技术

针对混合动力轿车匹配了动力电机、动力电池等新总成和新驱动模式从而导致振动噪声更复杂的问题,研究了混合动力轿车整车振动噪声控制的关键技术。在阐述汽车振动噪声控制原理的基础上,分析了混合动力轿车的结构特点,从振动噪声激励源、结构模态分布、传递路径、评价工况等多个角度阐述了混合动力轿车振动噪声控制的方法,并介绍了某国产混合动力轿车在产品开发中NVH问题的分析和解决途径,为今后混合动力轿车产品开发的振动噪声性能控制提供了比较清晰的技术方向。     

混合动力汽车车载复合电源参数匹配及其优化

在分析超级电容的加载对混合动力汽车各动力部件参数影响的基础上,提出了复合电源合理的布局形式。针对整车对电源功率、能量的要求对复合系统进行参数匹配,以电源全寿命使用成本最少为目标进行参数优化。对所匹配的结果进行了仿真分析,结果表明,复合电源应用于混合动力汽车,在质量、体积、全寿命使用成本及制动能量回收效能等方面均优于原单一电池。     

甲醇汽油双燃料发动机的怠速性能试验

为了解决城市工况中混合动力用发动机频繁停机/再起动导致排放恶劣的问题,提出以甲醇作为混合动力用发动机快速起动的燃料,并对采用甲醇燃料的发动机快速起动性能进行试验研究.试验用发动机为点燃式进气道喷射自然吸气汽油机,加装一套甲醇喷射系统可作为甲醇发动机,再通过加装一台交流电机来模拟混合动力发动机快速起动过程,采用自主开发的电子控制单元对试验系统进行控制.试验结果表明,相比于采用汽油燃料,采用甲醇燃料时,发动机高转速快速起动阶段消耗燃料的比能耗降低,发动机的火焰发展期和快速燃烧期都有所缩短,起动过程中的碳氢、一氧化碳和氮氧化物排放都明显减少.

     

Regenerative braking control for hybrid electric vehicles under decelerating condition

The operating mode of a single shaft hybrid electric vehicle （SSHEV） in which the electric motor exerts negative torque on the shaft to imitate engine braking is analyzed. The method of determining the quantity of regenerative braking torque is proposed with the premise that the braking intensity required by the driver is satisfied. On this basis, factors that affect torque generated by the motor are listed, and how the battery＇ s temperature and state of charge （ SOC ） restrict and correct the braking torque is expounded. Finally, road test results show that the motor＇ s constant power or constant torque control is an effective way to recover the mechanical energy during decelerating.     

双转子电机及其在混合电动汽车中的应用

双转子电机相对于传统电机,增加了一个旋转部件,可实现两路机械能量的独立传递,不仅具有更高的功率密度和效率,而且可实现多动力源机电能量耦合输出,应用于混合动力汽车驱动系统中,通过内外电机的协调控制使发动机工作在最佳效率区,实现多种工作模式和无级变速,具有广泛的工业应用前景.介绍了双转子电机的发展,分析了几种主要类型双转子电机结构、工作原理及其在混合电动汽车驱动系统的应用特点,并针对其结构设计、系统控制等方面的技术难点和现有不足,探讨了双转子电机及其混合电动汽车领域应用的发展趋势和研究方向.     

有人驾驶AWID-AWIS车辆动力学控制研究

全轮独立驱动-独立转向车辆(all-wheel-independent-drivesteering vehicle,AWID-AWIS)的全部车轮均可独立驱动/制动、独立转向,具有驱动冗余,其运动控制一般采用分层控制方法实现。针对有人驾驶AWID-AWIS车辆中的整车动力学控制问题,以驾驶员意图和参考模型产生控制目标,使用扩张状态观测器(expanded state observation,ESO)实时估计系统的"内扰"和"外扰",设计车辆动力学自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC);对不同驾驶意图下的车辆运动进行控制仿真,讨论系统控制能力对驾驶意图的约束问题,指出消解驾驶意图与控制能力冲突的必要性和工作方向。     

四旋翼无人飞行器ADRC-GPC控制

针对四旋翼无人飞行器的姿态控制系统,需要研究先进控制策略来达到满意的性能.将自抗扰控制(ADRC)与广义预测控制(GPC)相结合,设计一种新型自抗扰广义预测控制器(ADRC-GPC),利用ADRC中的扩张状态观测器(ESO)来估计和补偿非线性系统的模型不确定性以及外部扰动作用,将原始对象模型转化为积分器形式,然后针对积分器设计广义预测控制器.阶跃响应系数矩阵能被解析地求解出来,可有效地解决广义预测控制计算量大的问题.研究结果表明:所提出的ADRC-GPC控制方法能够对四旋翼无人飞行器姿态系统进行实时控制,可满足控制精度及快速性要求,并能有效地克服系统的外部干扰和多变量耦合作用.自抗扰广义预测控制器能够有效地控制欠驱动非线性多变量系统.