轴车削过程的时变边界动力学分析

在对轴车削过程进行几何描述的基础上,利用微分变分原理建立了轴与车床耦合振动的动力学模型,并利用谱截断的方法,降阶为4自由度的模型.通过数值计算,讨论了车削过程中动力学特性.研究表明,由于轴边界的时变,轴的振动不存在固有的模态,其自振频率和主振型为时变的;由于轴-车床耦合附加刚度的作用,轴的自振频率不是随时间单调减小,并且在车刀处于轴中央截面的时刻轴的振动位移未达到其最大值.在材料的几何方程和物理方程都是线性的条件下,轴边界和车刀位置的时变导致轴-车床耦合振动微分方程的非线性,轴振动位移的最大值与车削工艺参量成非线性关系.     

非对称柔性支撑龙门双驱平台的解耦与同步控制

针对采用非对称柔性支撑结构的龙门双驱运动平台，提出基于模型补偿扩张状态观测器的解耦与同步控制策略.考虑柔性支撑结构特点和负载加速度对龙门平动、转动模态的影响，采用拉格朗日方程建立了龙门动力学模型.依据该模型设计平动和转动控制回路并采用带有已知耦合项补偿的扩张状态观测器，估计并抑制由建模误差和未知耦合项等因素组成的总扰动.试验结果表明，该控制框架与解耦策略能有效解除双驱动轴间的动态耦合并抑制扰动，显著提升龙门试验台的动态响应和同步精度，且具有部署简单、所需测量模型参数少等优点.     

基于扩张状态观测器的飞行器姿态控制研究

以四旋翼飞行器作为被研究对象,根据牛顿—欧拉方程建立其动力学模型,将该系统模型中存在的耦合项和其他未知干扰当作总和扰动,运用扩张状态观测器对其进行估计并实时补偿到PD控制器中,克服内部耦合等非线性扰动对系统带来的不利因素。最后将该控制策略应用于X-Aircraft四旋翼,对该飞行器进行姿态控制。实验结果证明了扩张状态观测器可以很好地观测出四旋翼模型中的耦合项和未知干扰,该控制策略保证四旋翼飞行器能够快速精准地达到预期的姿态位置,进一步表明该控制策略可以广泛应用于带有未知扰动的非线性被控对象中。     

电动大客车传动系统控制技术研究

对电动大客车传动系统进行了研究,提出了3种驱动模式和再生制动的控制策略,以及电池组的保护策略,并利用力控组态软件PCAuto实现了控制策略.为解决电动大客车的驱动和再生制动问题提供了可行方案.利用ADVISOR软件进行了电动大客车建模仿真,对AMT的档位控制在再生制动中的影响进行了初步研究,为电动大客车传动系统优化提供了依据,该控制策略已经在奥运电动概念车上得到了应用.     

电动物流车驱动电机冷却系统最优温度控制

为保障电动物流车驱动电机工作在安全温度区间内,需精确控制其冷却系统的输出功率,而常用的阈值触发控制方式未考虑驱动电机热损耗与冷却系统输出功率间的对立关系,导致冷却系统消耗总功率较高.文中通过分析总功率消耗与电机温度间的关系,提出了一种最优温度控制策略,将总功率消耗最低点对应的电机温度作为控制目标,并以此为依据实时调节电子风扇转速,降低冷却系统输出功率,使冷却系统的总功率消耗达到最低.以某型电动物流车驱动电机冷却系统为例,通过AMESim-Matlab联合仿真平台对该控制策略进行了仿真,验证了该控制策略的可行性;通过搭建实物试验平台对该控制策略进行了测试,试验结果表明应用该最优控制策略后,冷却系统的总功率消耗较阈值触发控制方式降低约3. 8%.     

电驱动双速自动变速器换挡过程的最优控制

针对换挡过程不同阶段同步器动力学模型的复杂性和不确定性,提出一种最优控制策略对驱动电机转矩进行反馈补偿和采用非线性时间最优控制对换挡电机进行位置控制,以优化整个换挡过程.试验结果表明:该混合最优控制策略能够消除换挡过程中输出转矩的振荡,明显减少了换挡时间;建立的电驱动传动系与电动换挡执行机构耦合动力学模型能够精确反映电驱动无离合器自动变速器的换挡过程;驱动电机和换挡电机混合优化控制策略可以显著改善换挡品质,为电驱动自动变速器的开发提供参考.     

滚仰式导引头稳定平台动力学建模及驱动力矩计算

为指导滚仰式导引头稳定平台控制系统的设计,结合李群理论,分析了稳定平台运动学描述方法,推导了广义坐标形式的动力学方程.该动力学方程不仅考虑了加速度力矩,而且综合了质量不平衡力矩、框架耦合力矩及弹体运动产生的干扰力矩等非线性力矩.在此基础上分析了导引头跟踪沿光轴切线飞行的目标时的角速度、角加速度参数.最后针对某滚仰式导引头原理样机,数值计算滚转轴的最大驱动力矩为1.828N·m,俯仰轴最大驱动力矩为0.015 6N·m.     

五自由度虚拟轴机床刚—柔耦合动力学模型

针对一种用于研磨自由曲面的新型虚拟轴机床，建立基于Lagrange方程的空间刚—柔耦合动力学模型。考虑虚拟轴机床整体的刚性运动与各支链弹性变形间的相互作用或耦合，将机床的各个支链和平台看作独立的子结构，建立各自的动力学方程，根据子结构之间的约束关系建立系统约束动力学方程。该方法为虚拟轴机床动力学研究提供了新的思路。     

三轴转台的状态反馈解耦

为了解决三轴转台的非线性和耦合问题,根据其运动模式,建立了更为简洁的动力学模型。分析模型并从补偿柯式力的角度,提出用状态反馈抵消模型的非线性和耦合,给出无需加速度的状态反馈解耦算法。利用solidworks建立了转台的物理模型,然后利用cosmos/motion插件对模型进行运动学和动力学分析,并验证了所建模型的准确性和状态反馈解耦算法的有效性。     

基于变论域模糊PID的航空转台控制系统研究

航空转台是进行地面仿真的关键设备,其控制系统的随动性对地面仿真结果有很大影响。围绕航空转台的控制结构和算法策略,提出使用粒子群优化算法迭代寻优以保证论域最佳的变论域模糊比例积分微分(proportion integral differential,PID)控制策略。以MATLAB作为仿真环境,分析本文所提算法策略的优化效果,仿真结果表明该控制策略相较于常规PID的时间乘绝对误差积分准则(ITAE)指标有显著提升。搭建以可编程多轴运动控制卡(programmable multi-axes controller,PMAC)控制器为核心的航空转台实物测试系统进行算法验证,实验结果表明,基于变论域模糊 PID的航空转台控制系统可使航空转台的控制精度得以显著提升,超调量更小,调节时间更短,同时具备实用性,极大地提高了航空转台控制系统的随动性。     

基于动态查询表的模糊控制策略及其应用

研究基于动态查询表的模糊控制策略及其在转臂式倒立摆中的应用.采用一种新的倒立摆系统的控制方法,将传感器检测的倒立摆的两个角度信息传送到控制器,控制器利用该信息的模糊化量按基于动态查询表的模糊控制策略进行实时计算,由得出的控制量控制力矩电机驱使摆杆运动,从而使摆臂处于动态的直立状态.采用C++语言实现了对倒立摆的控制.实验结果表明,这种控制方式能够提高系统的控制精度.     

Hegaglide机构路况仿真器的控制方法

为获得较高的系统跟踪精度,从动力学方程出发,研究了基于Hexaglide机构的路况仿真器的控制方法。建立滑模自适应的力矩辨识,将辨识得到的负载力矩作为系统的力矩前馈控制,并引入电机动力学方程约束速度、加速度的前馈补偿。应用MATLAB软件中的SimMechanics建立路况仿真器的机电耦合系统并进行仿真。结果表明,与传统PI控制方法相比,该控制方法可获得更加精确的位置跟踪精度。     

动力定位船矢量推进器回转动力学响应分析

为研究全回转矢量推进器回转动力学系统的响应特性,对瓦锡兰某型矢量推进器的液压回转系统的组成进行深入分析,研究了泵控液压马达驱动齿轮减速机构带动推进器进行回转的工作原理,建立了矢量推进器回转动力学系统的数学模型,提出了一种全回转矢量推进器实现目标方位角快速跟踪的改进控制方法,构建了一种矢量推进器回转动力学异步控制频率仿真系统,分析了不同目标方位角时推进器的方位角、角速度、液压系统的动态响应特性,建立了矢量推进器回转响应的物理约束条件.仿真结果表明,建立的动力学模型可模拟真实矢量推进器的回转运动响应过程,同时可实现矢量推进器回转方位角的快速、准确控制,对全回转矢量推进器和动力定位船舶推力分配方法的研究具有较重要的指导意义和工程价值.      

基于Clipper的3-TPS混联机器人运动轨迹控制

针对3-TPS混联机器人的空间运动性能要求及自身的结构特点,提出了一种基于Clipper的3-TPS混联机器人开放式数控系统.为了解决该机器人的运动摆头与回转工作台间角度的耦合及由工作台运动造成的工具编程点位置的变化等关键问题,建立了混联机器人运动学位置逆解数学模型.在构建基于Clipper的3-TPS混联机器人数控系统硬件平台基础上,将该机器人的运动学逆解数学模型转换为位置运动控制算法,并在球面上进行了螺旋轨迹实验验证.空间运动轨迹的理论与实验分析结果表明:所设计的数控系统能满足3-TPS混联机器人的控制要求,其运动模型及控制算法正确、可行.     

氧化铝熟料烧结回转窑智能控制系统设计与应用

介绍了氧化铝熟料烧结回转窑的工艺生产过程。针对生产过程存在的大滞后、非线性和多变量强耦合等特点,提出了基于自适应模糊控制、软开关控制、自适应预测控制和传统回路控制相结合的智能控制策略,并基于此策略在计算机集散控制系统上开发了氧化铝熟料烧结回转窑智能控制软件,成功应用于某公司氧化铝熟料烧结回转窑,实现了氧化铝熟料烧结回转窑的稳定控制。该系统投运以来可靠性高,控制效果及时、准确,具有在冶金、水泥等行业推广的价值。     

旋转导向系统有色噪声的改进无迹卡尔曼滤波方法

在旋转导向钻井系统的姿态测量过程中,三轴加速度计测量数据中包含大量有色噪声,严重影响井底组合钻具姿态测量的精度。基于旋转坐标变换的四元数理论,结合所建立的三轴加速度噪声模型,提出一种改进无迹卡尔曼(UKF)迭代滤波算法。此方法利用陀螺测量原理构造观测方程和时变状态方程,将实时解算出的钻具姿态以四元数的形式更新时变状态方程中三轴角速度,通过更新观测方程加速度噪声模型实现加速度计传感器数据中有色噪声的UKF迭代滤波。实测数据滤波的结果表明,此方法可有效滤除加速度传感器数据中的有色噪声,保证旋转导向钻具姿态测量的精度。     

压电梁机电耦合作用的状态方程法

按平面应力问题，直接从压电物理方程出发，导出了压电梁的状态方程，在此基础上，给出了两端简支压是梁机电耦合作用在均布载荷下的精确状态方程解，算例表明：本文结果与文献[1]吻合相当好，并且很容易推广到压电压合梁的静力、动力及稳定性分析中。     

捷联式旋转导向井斜方位动态解算方法

针对捷联式垂直钻井现场试验,对测量系统井下存储数据进行回放分析,提出捷联式旋转导向井斜方位动态解算方法,即在钻柱不旋转的情况下同时采用三轴实时滤波信号计算井斜方位并存储滤波后的x、y轴信号,在钻柱旋转的情况下采用滤波后的实时z轴信号,不旋转情况下采用存储的x、y轴信号进行计算。将井下钻具的黏滑状态也看作是一种不旋转的"静止"状态,提出利用井下测量数据实时判断钻柱旋转状态的方法,给出井斜方位角解算公式以及动态解算方法流程,并在Matlab软件中编制程序进行仿真验证。结果表明:钻柱旋转过程中的振动是引起井斜方位测量误差的主要原因;所提出的动态测量算法能够有效提高测量精度,减少钻柱振动对井斜方位解算结果的影响。     

三轴旋转体的动不平衡模型的建立

在分析三轴旋转体的运动学和动力学方程的基础上,建立了旋转机械体的动不平衡模型,得出旋转机械体动不平衡力矩是加速度力矩、哥氏耦合力矩和离心耦合力矩之和的结论。三轴旋转体的动不平衡模型的建立,为消除动旋转机械体不平衡扰动提供了理论依据。     

车辆悬架系统与电动助力转向系统的集成控制

在建立悬架和转向系统整车动力学模型的基础上,分析主动悬架系统与电动助力转向系统性能之问的相互关系及协调机理,提出调整双系统控制参数的联合优化方法,对主动悬架系统进行自校正控制,对电动助力转向系统进行PID控制,研究集成系统结构参数和控制参数的耦合问题.仿真结果表明,与不加控制、单系统控制相比,集成控制下车辆转向助力效果增强,反应车辆姿态的质心加速度、横摆角速度、车身侧倾角等都有明显提高,车辆的行驶平顺性和操纵稳定性均得到明显加强,整车性能得到提高.