基于xPC的电液位置伺服系统快速控制原型设计

通常电液位置伺服系统控制器的开发,需通过辨识被控对象数学模型来确定控制器参数。控制器的实现一般采用嵌入式系统,但是在控制器开发阶段直接采用嵌入式系统,存在辨识过程的实现和控制器参数确定困难,开发周期长等问题。基于xPC半实物仿真技术,提出直接将MATLAB/Simulink快速构建的控制算法转化为xPC目标机可运行的代码,并在目标机上通过数据采集卡获得控制对象的状态变量,上传至xPC宿主机;结合MATLAB中的系统辨识工具箱,辨识得到电液位置伺服系统的数学模型,从而确定复合控制器参数,实现了电液位置伺服系统快速控制原型设计。     

双发动机动力系统建模与仿真

针对某型无人飞行器采用的双发动机动力系统,根据控制需求建立了该型飞行器双发动机动力系统的数学模型,应用仿真软件搭建了发动机、操纵机构、传动系统和负载系统等模块的仿真模型;基于模型分析和仿真,采用单控制器策略控制两台发动机,对悬停状态下的飞行器双动力源系统进行了恒定转速控制仿真。通过与实验结果对比,基于该模型的发动机控制接近真实的发动机工作过程,该模型可以用于发动机控制器设计,缩短了控制器设计周期。     

一种航空发动机SVM模型辨识方法与仿真

航空发动机是一个十分复杂的气动热力过程系统,具有很强的非线性,为了对航空发动机进行有效的控制及故障诊断,研究其工作特性,必须建立其数学模型。依据某型航空发动机试验数据,采用基于将试验数据代入对象方程的算法进行系统辨识,建立了该型发动机某一稳态点的状态变量数学模型(State Variable Model)。验模表明,所建模型精度较高,鲁棒性好,能够实时准确反映发动机性能,满足后续控制系统的研究和设计。     

发动机主动悬置LQG权值优化时滞补偿控制

在发动机悬置系统中,将压电陶瓷作动器运用到主动悬置系统中具有重要研究意义。除了主动控制力,时滞是评价的重要指标,时滞会导致主动控制力与发动机运动状态不合拍,从而降低发动机的隔振性能。建立发动机含时滞的三自由度数学模型,从压电陶瓷作动器力学模型,运用实验对压电陶瓷作动器的特性做了研究,建立主动控制力与电压的关系。由于反馈控制中实际的控制力与理想的控制力之间有时滞,论文提出LQG控制与泰勒级数的结合用于时滞补偿控制设计TLQG控制器。对于LQG控制器权值没有固定的解析方法,运用了遗传算法对LQG控制器的权值进行优化。通过仿真分析结果表明TLQG控制进行时滞补偿能很好的改善发动机悬置的性能。     

直线伺服系统模型参数辨识及其实验研究

为了使伺服驱动系统具有较好的控制性能,对系统建模与辨识、系统性能进行了研究。传统方法建立的直线伺服系统数学模型误差大,为了求出精确的系统模型参数,将基于最小二乘的阶跃辨识法应用在直线伺服系统的模型参数辨识中,并计算出实验数据与仿真数据的拟合误差(0.0018)和相关系数(0.9970)。仿真与实测结果表明,该模型辨识算法可行,对输出测量噪声不敏感,鲁棒性好。采用极点配置法设计了位置控制器,并对其进行了实验研究。通过合理配置系统极点的位置,显著地减小了摩擦力对系统性能的影响。     

位置跟踪系统的预测控制研究

在位置跟踪系统中,希望系统输出能快速,准确地跟随输入而变化。首先采用阶跃响应法建立了控制对象的数学模型,然后将预测控制的思想用于位置跟踪系统的控制,提出了位置控制器的一种设计方法,对有关设计参数的选择进行了讨论。并针对一快速成形系统的X轴永磁同步伺服电机的控制进行了仿真和实时控制实验研究,结果表明,所设计的控制器具有很好的跟踪性能和鲁棒性能。     

基于卡尔曼滤波和滑模控制的离合器从动盘测试机电控系统研究

基于滑模控制算法和卡尔曼滤波算法设计了离合器从动盘测试机的电控系统控制器.通过机理分析和模型参数辨识建立了系统的简化数学模型,根据简化数学模型设计了采用给定补偿、力前馈和基于指数趋近律的滑模变结构控制构成的复合控制器和卡尔曼滤波数字滤波器,构成电控系统的控制器.经实验验证,与复合PID控制相比,在加栽力和工作现场干扰作用下系统具有较好的稳态精度和动态特性.     

气动伺服位置系统的神经网络辨识及控制

针对传统控制器对数学模型依赖的缺点,利用神经网络具有逼近任意非线性函数的优点,采用RBF算法,对气动伺服位置系统模型进行参数辨识,结果证明行之有效。这种具有控制与辨识功能的方法为非线性系统的参数确认和优化控制提供了新的途径。     

磁悬浮轴承系统的模型辨识与控制

对某磁悬浮轴承系统进行了理论建模,并进行了试验。由于建模时忽略了功率放大器和位移传感器的影响,磁悬浮轴承系统理论模型与其实际特性有较大差异,磁悬浮轴承系统是一个三阶模型,而非理论模型的二阶模型,基于理论模型设计的控制器难以获得较好的控制性能,建模时需考虑功率放大器和位移传感器的影响。为优化控制性能,采用频域辨识法对实际系统进行模型辨识,得到系统的频率特性,并对辨识数据进行模型拟合。在辨识得到的三阶模型基础上,采用极点配置法重新设计控制器,对转子进行悬浮控制,转子稳定悬浮时的位移波动量降低了约60%。     

数控机床直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制的研究

对数控机床永磁直线伺服系统提出非线性自适应鲁棒控制的设计方法.在永磁直线伺服系统非线性数学模型的基础上,为实现对速度和电流的准确跟踪,建立了误差系统的动态模型.将跟踪和干扰抑制归结为非线性自适应鲁棒控制器设计问题,通过构造存储函数得到包含电阻辨识算法的自适应鲁棒控制器的定理,证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐进稳定.仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,满足对数控机床永磁直线伺服系统控制的要求.     

基于MATLAB/Simulink的双动力匹配与控制仿真

针对双动力装置中发动机控制特点,提出了恒速控制和转速反馈闭环控制的复合控制策略。建立了发动机主从控制器的Simulink仿真模型,进行了仿真研究。仿真结果表明,主从控制法可以解决双机并车运行过程中的关键问题,即负荷分配问题,能保证双机运行时发动机转速的稳定性和负荷分配的合理性。     

汽车无级变速传动系统综合控制的研究

建立了汽车传动系统模型,研究了实现发动机最佳燃油经济性的算法,考虑到系统模型的强非线性特征以及发动机节气门与变速器速比对汽车动态性能的耦合作用,给出了保证实现汽车的动力性能和最佳燃油经济性的综合控制算法。建立了具有双变量闭环回路控制的综合控制系统,设计出模糊控制器和ＰＩＤ控制器,最后通过仿真比较了两种控制方法对综合控制效果的影响。     

Modeling and fuzzy control of the engine coolant conditioning system in an IC engine test bed

Mechanical and thermodynamical performance of internal combustion engines is significantly affected by the engine working temperature. In an engine test bed, the internal combustion engines are tested in different operating conditions using a dynamometer. It is required that the engine temperature be controlled precisely, particularly in transient states. This precise control can be achieved by an engine coolant conditioning system mainly consisting of a heat exchanger, a control valve, and a controller. In this study, constitutive equations of the system are derived first. These differential equations show the second-order nonlinear time-varying dynamics of the system. The model is validated with the experimental data providing satisfactory results. After presenting the dynamic equations of the system, a fuzzy controller is designed based on our prior knowledge of the system. The fuzzy rules and the membership functions are derived by a trial and error and heuristic method. Because of the nonlinear nature of the system the fuzzy rules are set to satisfy the requirements of the temperature control for different operating conditions of the engine. The performance of the fuzzy controller is compared with a PI one for different transient conditions. The results of the simulation show the better performance of the fuzzy controller. The main advantages of the fuzzy controller are the shorter settling time, smaller overshoot, and improved performance especially in the transient states of the system.     

Experimental comparisons of hypothesis test and moving average based combustion phase controllers

For engine control, combustion phase is the most effective and direct parameter to improve fuel efficiency. In this paper, the statistical control strategy based on hypothesis test criterion is discussed. Taking location of peak pressure (LPP) as combustion phase indicator, the statistical model of LPP is first proposed, and then the controller design method is discussed on the basis of both Z and T tests. For comparison, moving average based control strategy is also presented and implemented in this study. The experiments on a spark ignition gasoline engine at various operating conditions show that the hypothesis test based controller is able to regulate LPP close to set point while maintaining the rapid transient response, and the variance of LPP is also well constrained.     

航空发动机加力状态控制系统设计与仿真

根据航空发动机加力状态控制计划,进行了加力状态控制系统的控制逻辑设计,并在该型发动机控制系统数字仿真平台上进行了喷口及加力燃烧室燃油流量控制器的仿真研究.仿真表明,设计得到的控制逻辑是合理、可行的,可以应用于航空发动机加力状态控制系统的设计.     

混合动力汽车的电机启动发动机过程仿真研究

研究了在混合动力车用发动机断油条件下,利用电机调速控制方法降低发动机产生的负载扭矩的可行性。运用MATLAB/Simulink软件建立了四缸柴油发动机、永磁同步电机和电机控制器的数学模型,通过数字仿真分析了混合动力车用发动机启动过程中的负载扭矩特性。仿真结果表明,对比最大扭矩控制算法,采用离散模糊PID控制算法可以快速启动发动机并可有效地将发动机转速控制在目标转速附近规律波动,这有助于降低发动机产生的负载扭矩。     

智能车辆的纵向运动控制

建立使用发动机中等复杂模型和非线性刹车模型的车辆纵向运动数学模型。使用基于模糊逻辑和遗传算法的复杂对象控制器自动设计方法设计刹车控制器,构造一种油门和刹车切换逻辑,再基于刹车控制器和切换逻辑使用自动设计方法设计油门控制器,共同构成纵向运动控制器(LMC)。仿真检验LMC在IV巡航控制和自适应巡航控制中的有效性,结果表明所设计的LMC完全可以满足IV纵向运动高精度、强鲁棒性和平顺性的要求     

Idle speed modeling and optimal control of a spark-ignition engine

A model of engine dynamics is developed. The model is a MISO (Multi Input Single Output) linear model which has two inputs and one output. One input is the spark timing, and the other is the ISCV (Idle Speed Control Valve) position. The output is the angular speed of an engine. The reliability of the developed model is confirmed by comparing the measured response of the engine to step inputs and external disturbance with the simulation results. In order to reduce the steady state error, an integrator state is inserted to the state equation. An engine idle speed controller is designed using optimal control theory based on the model. The performance variation of the controller to the various design parameters is simulated. On the basis of the simulation and the experimental data, the design parameters are determined. The developed controller reduced the idle speed drop caused by an external load change and recovered the desired idle speed in one second.     

衍射光栅刻划机微定位系统控制器设计

针对衍射光栅刻划机开环控制的定位精度不能满足指标要求的问题,在刻划机已有的状态和结构下,设计了微定位系统的控制器。首先,介绍了衍射光栅刻划机,分析了微定位系统及其定位精度指标。然后,运用系统辨识的方法,设计了微定位系统的扫频实验,建立其数学模型。接着,提出了在已有数学模型的基础上,运用实际测量数据和MATLAB/Simulink软件仿真试凑来设计控制器的方法,并设计了满足精度指标要求的控制器。最后,将设计的控制器应用于微定位系统并进行模拟刻划实验,实验结果可知:所设计的微定位系统控制器定位精度基本满足指标要求,其中峰-峰值小于40 nm,RSM值总体略大于2.8 nm。