采用遗传算法参数整定的车辆ABS分数阶PID控制

以单轮车辆模型为基础在一定的简化和假设后对ABS进行数学建模,然后将分数阶微积分理论与传统PID控制理论相结合,构造出分数阶PID控制器。为得到最优的控制器参数,利用MATLAB的遗传算法工具箱,完成遗传算法的主程序编写。由于分数阶微积分算子的存在,不能直接用传递函数的方法得到适应度函数值,所以采用Simulink建立适应度函数值的仿真模型供主程序调用。然后在MATLAB/Simulink环境下,进行仿真实验:1)经验试凑法和遗传算法得到控制器参数时的系统仿真比较;2)基于遗传算法的分数阶PID控制器与传统PID控制器的系统仿真比较。结果表明:经过遗传算法优化得到的参数,使ABS系统的制动距离、制动时间、滑移率阶跃响应的超调量明显比试凑法时更小,同样得到分数阶PID控制器的ABS系统比整数阶的制动性能有明显的提升,从而验证了所提出的分数阶PID控制器在ABS制动控制中是有效的。     

采用分数阶趋近律的汽车ABS积分滑模控制研究

为研究和评价ABS性能,以单轮车辆模型为基础,建立了单轮车辆动力学模型、轮胎模型及滑移率与附着系数的数学模型。在此基础上,提出了一种采用分数指数趋近律的汽车防抱死制动系统滑模变结构控制策略。这里主要采用含积分的滑模函数来设计切换函数,并结合分数阶指数微分方程、F-函数定义与性质,设计了分数阶指数趋近律。然后以实现高精度的滑模控制为目标,推导得到控制器总的等效控制输出。同时,在Matlab/Simulink中进行系统建模和仿真实验。结果表明:相比整数阶的汽车防抱死滑模控制系统滑移率能够更快、更准的跟踪达到期望值,制动时间和制动距离明显降低。     

含分数阶惯容器隔振系统的临界阻尼设计

为了研究用含分数阶导数描述的液力惯容器的非线性隔振系统特性,建立无量纲动力学模型。在无阻尼控制时,通过对比力传递率特性指标讨论参数对隔振系统性能的影响。结果表明分数阶惯容器能够反映液力式惯容器的多相特性,既有惯性作用又有一定阻尼作用,相比整数阶惯容器在隔振效果上有一定优势,但同样不能有效抑制非线性效应。在忽略非线性项的前提下,考虑系统含分数导数的特殊情况,详细介绍分数阶临界阻尼设计过程。仿真试验结果表明,所设计临界阻尼可以保证系统在自由振动时单调递减,而且考虑非线性项后,相比整数阶惯容器能够更好抑制非线性效应。     

基于罗克韦尔PLC罐装生产线的研究与设计

基于PLC控制系统生产的小型饮料罐装生产线,对小型罐装生产量产品生产线进行分析,发现其在结构和控制上与现有大型罐装生产线有所不同。因此,将生产线系统分成4个能独立工作的工位,并且从空间和时间上进行简易化,提升小型饮料罐装生产线工作效率。     

对分数阶非线性悬架的遗传优化PIλDμ控制

针对由分数阶磁流变阻尼和非线性弹簧组成的复杂车辆悬架系统进行减振控制研究。首先建立1/4车辆二自由度非线性悬架数学模型,然后结合分数阶微积分理论,设计PI~λD~μ控制器,采用遗传算法在线整定分数阶PID控制器参数,其中以车身垂直加速度、悬架动位移和轮胎动变形为优化指标建立适应度函数。同时在Matlab/Simulink中对非线性悬架分别进行分数阶PID控制、整数阶PID控制与被动悬架的性能对比仿真实验。结果表明,以遗传算法在线整定的分数阶PID控制器与被动悬架和整数阶PID控制的悬架相比减振效果更好,说明在既含有分数阻尼器又含有非线性弹簧时,其对悬架进行控制是有效的。