汽车防滑刹车系统滑模变结构控制器设计

滑模变结构控制具有较好的快速性和较强的鲁棒性,非常适合高度非线性的汽车防滑刹车控制系统。针对汽车防滑刹车系统中存在的高度非线性问题,设计了一种基于改进的指数趋近律的滑模变结构控制器,在控制策略中,以最佳滑移率为目标函数,设计了滑模控制器的滑模面,克服了"边界层法"弱鲁棒性的特点,有效的减小了滑模变结构控制算法中抖动的影响,提高了控制品质。仿真结果表明,汽车防滑刹车系统能够很好的跟踪最佳滑移率,刹车效率高,控制方法合理有效。     

双电机电动汽车驱动防滑转控制策略研究

为实现双电机四轮驱动电动汽车的驱动防滑转,采用基于径向基函数单神经元PID自适应控制算法的转矩分配策略,分析了双电机四轮驱动电动汽车系统结构与驱动防滑转控制的工作原理,根据车辆行驶过程中实时滑移率与当前路面的最优滑移率,通过控制系统来控制前、后电机转矩分配,在不同路面上进行了仿真分析。结果表明,采用该控制策略,能实现各种工况下的驱动防滑转控制,并能够判断车速,根据当前车辆所需性能实现不同车速的驱动防滑转控制。     

考虑轮胎弛豫特性的轮毂电机驱动电动汽车鲁棒自适应驱动防滑控制

针对轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制问题,充分考虑轮胎弛豫特性对加速舒适性的影响,提出一种基于线性参数时变-鲁棒保性能极点配置的驱动防滑控制方法。阐述轮胎弛豫特性与传统稳态车轮旋转动力学的耦合机理,指出弛豫特性是造成的滑移率振荡的原因,并依此建立弛豫车轮旋转动力学模型。为了抑制车轮滑转的同时降低弛豫特性对纵向舒适性的影响,基于保性能极点配置方法设计驱动防滑控制系统。针对模型中存在的摄动参数与时变参数,构建鲁棒控制-增益调度策略保证滑移率跟踪的稳定性。数值仿真和实车试验结果表明,所设计的驱动防滑控制系统可以实现任意路面附着与初始车速下车轮滑移率的自适应控制,具有较强的鲁棒性。与传统的驱动防滑控制系统相比,其对车身加速度振荡的抑制更加明显,提高轮毂电机驱动电动汽车的纵向稳定性和加速舒适性。     

黏滑振动理论及其在铁路机车中的应用

为研究机车处于黏着极限态时轮对的动态行为,提出平均滑动率和动态滑动率的概念并对黏滑振动稳定性及其振动特点进行分析.黏滑振动是介于黏着和滑动的动态过程,其稳定性取决于轮轨黏着,减小平均滑动率和动态滑动率有利于黏滑振动稳定.当轮对在黏着及滑动状态的往复交替时,轮对旋转与轮对纵向振动通过轮轨纵向切向力耦合,轮对的纵向振动频率为轮对旋转固有振动频率的整数倍.建立机车机电、控制一体化系统动力学模型,再现轨面黏着条件降低时轮对黏滑振动现象,对理论分析结果进行验证.研究结果表明:增大机车一系纵向刚度,电动机吊挂刚度有利于黏滑振动稳定性,提高机车黏着性能,需要合理匹配轮对纵向定位刚度和电动机吊挂刚度,避免机车黏滑振动时引起结构共振.     

自行式集装箱拖车防滑控制系统仿真分析

为了防止自行式集装箱拖车可能出现的打滑现象,对电力拖车制动防滑控制系统进行了仿真研究。根据轮轨粘着特性,建立了电力拖车减速过程的动力学模型。依据直接蠕滑速度防滑控制方法,分别设计了门限控制器和模糊控制器。仿真结果表明：采用防滑控制方法可以有效地抑制驱动轮过度滑移甚至抱死,模糊控制与门限控制相比,能更平滑地调节制动力矩,更好地将蠕滑率控制在期望值附近。     

制动系统中防滑器的智能控制研究

针对防滑控制系统结构复杂,尤其是影响轮轨间粘着系数的随机因素太多,难以用传统的控制理论建立控制模型,笔者摒弃了常用的速度差参数,而选用滑移率、加减速度和冲动3个物理量作为防滑判据,根据这3个物理量建立了防滑器模糊神经网络控制模型,并开发了相应的仿真软件。笔者通过现车的部分速度试验数据进行了控制模型的验证,结果表明该控制模型能够依据滑移率、加减速度和冲动正确判断车轮的运行状况,控制排风阀做出正确反应,从而达到适时调节制动缸压力的目的。     

轮毂电机电动汽车ASR仿真研究

车辆在起步或加速时容易发生打滑,驱动防滑控制系统可将驱动轮的滑转率控制在最佳范围内,避免车辆打滑。文章根据驱动防滑控制原理,在simulink中建立了整车模型、电机模型和驾驶员模型,设计了驱动轮防滑控制器,并与carsim进行联合仿真,仿真结果表明,所设计的驱动轮防滑控制器能够有效控制滑转率,防止汽车打滑。     

基于模糊PID的电动汽车电机制动ABS控制研究

针对电动汽车制动时车轮抱死的问题,利用电机制动的优势,设计出电机制动ABS控制系统。首先建立了无刷直流电机制动模型和车辆纵向动力学模型,然后基于模糊PID控制策略,以理想滑移率为控制目标,设计了电机制动ABS双闭环控制系统。在Matlab/Simulink中建立了仿真模型,仿真结果表明:控制系统能够实现控制滑移率的目标,系统响应迅速、精度高,且能够实现能量回收。搭建了模拟电机制动的硬件在环试验系统,对控制系统和仿真结果进行了验证。     

一种新型的防滑刹车系统——准滑移量控制的防滑刹车系统

大量的模拟试验研究及应用实践证明:准滑移量控制的防滑刹车系统是一种新型的飞机机轮防滑刹车控制系统,它对改善飞机制动效能,缩短滑跑距离,减少轮胎磨损及改善起落架受力状态,增加乘员舒适度等有明显效果。本文较详细叙述了准滑移量控制的防滑刹车系统的由来、工作原理及典型工作特性,分析了这种系统提高制动效能的机理。准滑移量控制的防滑刹车系统的来源机轮防滑刹车系统是飞机制动系统十分重要的一个分支。随着飞机速度的提高,防滑刹车系统对提高飞机制动效能和确保飞机着陆安全愈来愈显得重要。我国从六十年代初期着手     

电机驱动力调节的电动汽车驱动防滑系统

为了在小型、没有装备液压防抱死系统的电动汽车上实现驱动防滑功能,采用路面自动识别与经验目标值相结合的方法确定目标滑转率,应用积分分离型PID控制算法控制驱动电动机输出转矩,开发了纯电动机控制的驱动防滑系统。在均一路面、对接路面、对开路面以及棋盘路面上进行了电动汽车驱动加速仿真实验。结果表明,开发的驱动防滑系统能够快速、准确地把驱动轮的滑转率控制到目标的滑转率附近,仿真验证了控制算法和控制策略的有效性。     

电动汽车电液协调制动防抱死控制研究

针对电动汽车电液制动防抱死问题,设计了协调控制系统。首先建立了液压ABS与电机ABS的数学模型,然后根据路面附着系数高低的划分,提出兼顾能量回收的电液制动力协调控制策略,并且在车辆单轮动力学模型的基础上,采用PID控制方法,以理想滑移率为控制目标,分别设计了电机ABS系统和液压ABS系统。在Matlab/Simulink环境下建立仿真模型,对高、低附着系数路面及对接路面的情况进行仿真分析,仿真结果表明:控制策略能够满足控制滑移率的需求,有利于能量回收;系统反应迅速、控制精度高。     

基于等效滑移率变化率的汽车防抱制动系统模糊直接自适应控制

针对汽车防抱制动系统(Antilock brake system,ABS)车轮角减/加速度和滑移率逻辑门限值控制方法以及常规汽车ABS模糊控制方法的滑移率控制精度不高的缺点, 提出汽车ABS模糊直接自适应控制。针对通常将滑移率跟踪误差变化率,或车轮角加/减速度跟踪误差作为汽车ABS模糊控制器输入量其计算值不够准确的缺点,提出车轮等效滑移率变化率的概念和算法,采用车轮滑移率跟踪误差和等效滑移率变化率作为ABS模糊控制系统的输入量,设计出常规ABS模糊控制器,作为ABS闭环控制系统的模糊逼近控制器;采用直接自适应控制方法设计出ABS模糊补偿控制器;它们组成ABS闭环控制系统模糊直接自适应控制器。仿真研究和实车试验表明,该控制器应用于汽车ABS系统取得良好的控制效果,且算法简单、具有实际应用价值。     

矿用牵引机车液压控制系统的设计与研究

针对长大隧道施工对牵引机车的要求,分析了矿用牵引机车行走驱动的工作原理并设计了矿用牵引机车液压控制系统,该控制系统采用RBF神经网络自整定PID控制算法分别对变量泵和变量马达的排量智能调节,使输出转速达到给定的转速。运用AMESim/simulink液压联合仿真软件平台对矿用牵引机车液压控制系统进行建模,并对相关参数进行优化设计,实现了动态仿真。通过对其液压控制系统进行联合仿真和试验,结果表明,其能够准确、快速、平稳地对转速进行调节。     

基于非奇异快速终端滑模的非线性轮胎力控制研究

针对分层式集成控制系统在不同路面工况下车辆纵向力的控制问题,提出了一种基于模型的实时估计方法.首先选取魔术公式作为参考轮胎模型,并采用有约束混合遗传算法对其关键参数进行实时优化辨识,从而可以计算得到不同路面工况下与目标控制力对应的目标控制滑移率.采用非奇异快速终端滑摸控制方法(Nonsing ular Fast Terminal Sliding Mode,NFTSM)设计纵向滑移率控制器(Longitudingl Slip ratio Control,LSC)对目标滑移率进行跟踪控制.仿真结果表明:所提出的轮胎-地面力控制策略可以很好地跟踪不同路面工况下的滑移率,满足上层控制所需的目标控制力,从而对车辆进行优化控制.     

电机驱动的ABS/TCS的建模仿真

针对高性能电动汽车加速到指定车速过程较慢且车轮打滑的问题,利用双三相永磁同步电机的低压大功率的高性能控制,设计出双三相永磁同步电机TCS/ABS控制系统。首先建立双三相永磁同步电机动力模型和1/4车辆模型,然后分别基于PID控制和模糊控制策略,通过车身速度是否达到目标车速来确定理想滑移率值,最后将此值作控制目标,设计了电动汽车TCS/ABS的闭环控制系统。运用MATLAB/Simulink构建了仿真模型并进行验证,结果表明,控制系统启动时低速阶段能实现滑移率的目标控制,同时能有效避免轮胎打滑,实现高性能电动汽车的短时间快速启动到指定车速巡航,且模糊控制效果更好。     

一种基于相对滑移率的电动汽车电子差速控制方法研究

针对轮毂式电动汽车在转弯时存在驱动轮相对滑移率受外界干扰大的问题,提出一种基于相对滑移率的电动汽车电子差速控制方法,设计了基于最优控制和滑模控制的线性二次型最优滑模控制器。采用前轮转向后轮驱动的轮毂式电动汽车作为研究对象,针对其电动汽车电子差速控制系统的操纵稳定性特点,构建包含电动电动汽车纵向、侧向和横向运动的三自由度整车仿真模型,经过线性模型化将电动汽车的驱动相对滑移率作为反馈控制量,通过控制汽车的转矩协调百分比来控制驱动轮的输出转矩,从而控制了驱动轮的相对滑移率。仿真结果表明,该控制方法实现了车辆在转弯过程中驱动轮的相对滑移率最小,且提高了电子差速系统的抗干扰能力,有效地增强了系统的鲁棒稳定性,提高了车辆的行驶安全性。     

履带车辆磁流变半主动悬挂系统滑模控制研究

建立了履带车辆1／2车体振动模型,设计了相应的滑移面和滑移模态控制器,得出了履带车辆半主动悬挂系统的实时控制阻尼力,并对路面激励下滑模控制与最优控制的减振效果进行了仿真。     

基于滑模变结构控制的车辆动力学稳定性控制研究

提出了车辆动力学稳定性控制的控制目标,基于滑模变结构控制理论,并综合考虑主动制动车轮的滑移率对车辆稳定性的影响,设计了车辆动力学稳定性控制器;基于ADAMS/Car和MATLAB/Simulink联合仿真平台,分别采用阶跃转向工况和单移线工况进行了联合仿真,验证了该控制器的正确性。研究成果为实际车辆动力学稳定性控制系统设计提供了理论依据。       

齿轨列车驱动牵引装置研究

阐述了齿轨列车的一种驱动装置结构,可以同时满足齿轨路段和黏着路段不同的车速要求。在长期运营过程中,针对车轮踏面出现的磨耗,提出了一种可以完成齿轮垂向调整的偏心结构,保证车辆驱动牵引装置在齿轨路段和黏着路段的稳定性和可靠性。本结构的设计过程中,各个轴之间使用的轴承、齿轮参数、偏心轮高度调整参数等都按照实际需要进行了选型及校核,确保了设计的产品具有足够的工程应用性。     

轻载齿轨机车动态稳定性研究

应用Solidworks对齿轨机车行走系统建模,并在组件Solidworks Motion下进行动力学仿真,围绕系统关键参数对机车的运行稳定性进行了具体的研究,给出了改善齿轨机车运行稳定性的方法,对齿轨车辆的安全运行具有现实的指导意义。