基于Simulink的ISG型客车混合动力系统的仿真研究

针对ISG型混合动力系统结构、控制复杂,传统开发风险高、周期长、成本高等问题,采用后向仿真的思想,应用Simulink仿真工具,对其动力系统完成了能量管理策略的设计与建模,建立了工况输入模型和驾驶员PI控制模型,结合相关理论公式及试验标定数据对其主要部件如驱动电机、发动机、发电机、动力电池进行了模型建立。结合中国城市典型工况,基于功率分配思想提出了以发动机优先驱动优化发动机工作效率的整车能量管理策略。仿真结果研究表明,仿真模型可以准确模拟实车进行循环工况行驶,完成经济性试验和和实时输出各部件工作特性参数的功能,该模型可以作为动力系统能量管理策略研究和部件参数优化的基础,对车辆前期开发阶段快速确定整车控制策略,提高匹配该系统车型的经济性具有重要意义。     

基于磁流变阻尼器的半主动悬架控制与仿真

基于磁流变阻尼器的Bouc-Wen模型,设计了半主动悬架系统的控制器.该控制器由系统控制器和阻尼器控制器组成,系统控制器采用二次型最优控制LQR算法,阻尼器控制器采用基于Signum函数的方法.进行了基于Simulink的仿真分析,通过比较被动控制和主动控制,表明该半主动控制算法具有良好的控制效果.     

基于模型预测的液压挖掘机驱动系统控制研究

由于大多数机器模型没有将液压挖掘机与合适的驱动模型相结合,导致了液压挖掘机的机械效率不高。本文基于模型预测控制和加速双近端梯度法,实现液压挖掘机驱动系统的预测控制,以提高液压挖掘机的机械效率;构建了稳定的液压挖掘机驱动系统,并对驱动系统中的发动机、液压泵和控制阀进行数学建模;对驱动系统动力学进行了预测控制设计,简化了预测控制模型且优化了模型的约束条件,获得了良好的控制性能。对有无模型预测控制器(MPC)的发动机转速进行了仿真实验和对比,并给出MPC下挖掘机驱动系统中操纵杆驱动力、成本函数、先导压力的仿真结果。结果显示:未采用MPC预测控制器时发动机的转速波动达到400 r/min;而采用MPC预测控制器时,驱动系统中发动机与液压泵功率更好地进行了匹配,使发动机转速波动基本稳定在1 600 r/min左右,且波动小于60 r/min,操纵杆驱动力、成本函数和先导压力的仿真结果表明能满足液压挖掘机的预测控制。说明采用基于模型预测控制和加速双近端梯度法的液压挖掘机驱动系统的预测控制方法,能够提高液压挖掘机的机械效率和鲁棒性。     

四旋翼飞行器轨迹跟踪控制器的设计与验证

为了解决四旋翼飞行器在外界扰动影响和系统模型参数存在不确定性情况下的精确轨迹跟踪控制问题,设计并验证了一种四旋翼飞行器的非线性轨迹跟踪控制器。首先建立了考虑执行机构特性的四旋翼飞行器数学模型,并将虚拟控制量映射到了实际中对电机的控制;然后通过在反步法轨迹跟踪控制中加入积分项,设计了一种基于积分型反步法的非线性轨迹跟踪控制器,消除模型参数不确定性及外界干扰引起的误差,仿真结果验证了该方法的可行性;最后,利用QBall2四旋翼飞行实验平台,对所设计的非线性轨迹跟踪控制器进行验证,实际飞行实验结果表明了所设计控制器的有效性,提高了实际飞行过程中外界干扰和不确定性下的四旋翼飞行器轨迹跟踪控制的精度。     

双变量直驱容积控制绞车型升沉补偿系统的仿真和实验研究

提出了一种基于双变量直驱泵控马达容积控制的绞车型升沉补偿系统。建立双变量直驱容积控制绞车型升沉补偿系统的模型试验台,介绍其测控系统的组成和控制器的设计。利用AMESim软件建立试验台的仿真模型。通过仿真和模拟试验研究,对双变量直驱容积控制绞车型升沉补偿系统的补偿效果进行分析。仿真和试验结果表明,该型补偿系统可以实现升沉补偿的功能。证明了该绞车型补偿系统的方案是可行的,但是补偿性能还有待进一步提高。     

并联式混合动力挖掘机系统设计及其耦合控制策略

基于某6 t级小型挖掘机,设计以超级电容作为储能元件的并联式混合动力系统,并给出动力系统各部件的参数。并联式混合动力挖掘机的动力系统是具有强非线性的双输入双输出耦合系统:输入为发动机加速踏板命令和启动发电一体机(Integrated starter generator,ISG)转矩命令,输出为发动机转速和超级电容的电荷状态(State of charge,SOC)。在Matlab/Simulink中对动力系统建模,并提出3种控制策略进行仿真。仿真结果表明,使用发动机加速踏板命令和ISG转矩命令耦合控制发动机转速和超级电容SOC的"耦合控制策略"较优。另外,以某型6吨挖掘机为基础,制造一台混合动力挖掘机原型机,并且设计基于CAN网络的分布式控制系统,基于MPC561单片机自主开发一款32位整车控制器。实车试验的结果表明,耦合控制策略能够实现发动机转速波动在±100 r/min以内,超级电容SOC在循环间基本保持不变,发动机工作在相对高负荷低油耗工作区,系统综合节油率在15%左右。     

涡扇发动机转子转速控制器设计及半实物仿真验证

本文采用一种基于高效快速的dSPACE原型涡扇发动机控制系统半实物仿真系统,完成了系统建模、控制器设计到半实物仿真的全部过程。介绍了发动机控制系统的组成,在Matlab/Simulink环境中建立了控制系统各部件非线性仿真模型。基于频域校正设计了控制器,开发了基于ControlDesk的涡扇发动机控制系统仿真管理控制与数据显示软件。通过半实物实时仿真试验,验证了控制器的有效性。     

修正因子法模糊控制在航空发动机中的应用

针对航空发动机复杂多变、非线性的控制要求,采用一种基于修正因子模糊控制方法设计控制器,并对航空发动机的基本发动机控制模型进行仿真实验。仿真结果表明:基于修正因子模糊控制方法设计的控制器具有超调量小、上升时间和调节时间短的特点;与传统的PID控制方法相比较,可以达到更好的控制效果。     

增益自适应滑模控制器在微型飞行器飞行姿态控制中的应用

针对微型飞行器的姿态角摄动引起的系统不确定性及外界干扰等问题,提出了基于区间二型模糊神经网络辨识的增益自适应模糊控制器.首先,给出了微型飞行器姿态动力学模型.然后,采用区间二型模糊神经网络对滑模控制器中由于姿态角摄动引起的系统不确定性进行在线辨识,通过增益自适应滑模控制器中的校正控制项对辨识误差及负载干扰进行补偿.最后,通过设计李亚普诺夫函数,得到闭环系统一致稳定条件下的区间二型模糊神经网络参数在线调整的自适应律及滑模增益自适应律.仿真对比表明,与传统的增益自适应滑模控制器和基于一型模糊神经网络辨识的滑模控制器及相比,本文提出的控制器不仅对系统的不确定性因素及外界干扰具有较强的鲁棒性,而且稳定误差小,跟踪精度高.     

基于保护映射理论的航空发动机增益调度控制

针对具有强非线性特性的航空发动机控制问题,提出将基于保护映射理论的控制方法用于航空发动机控制系统设计中。首先,基于某型涡扇发动机非线性模型建立线性变参数LPV(linear parameter varying)模型。然后,采用基于保护映射理论的控制方法设计调度参数变化范围内的增益调度控制器,在设计过程中,只需通过任意给定的初始控制器参数就可以自动得到满足性能要求的控制器参数集合,避免了在多个平衡点进行控制器设计。最后,以非线性模型为被控对象,在飞行包线内的不同工作点进行仿真验证,结果表明,基于保护映射理论的控制方法在解决航空发动机控制系统的非线性问题时具有显著的效果。