基于功耗最优的半履带气垫车模糊PID控制仿真

在分析半履带气垫车行驶阻力的基础上,分别对其垫升功率和驱动功率进行了研究,建立了总功率消耗最小化的理论模型,以检验车辆参数和载荷分配对总功率消耗的影响.提出了自适应模糊PID控制方案,以保证气垫车能够稳定地运行并实现总功率损耗最小.采用MATLAB/Simulink软件对所设计的控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明,对于给定的车辆参数和土壤条件,采用自适应模糊PID控制器能够使半履带气垫车稳定行驶在最佳工作状态.该研究结果为半履带气垫车控制系统的设计提供了理论指导.     

气垫车并行双环控制系统设计

针对车速和载荷分配比分别作为气垫车驱动系统和垫升系统的独立控制变量具有不同的控制要求和目标值更新频率但均可对能耗产生影响的特点,设计了以模糊PID控制器为核心的并行双环控制系统.其中：车速控制跟踪瞬态目标值,目标值更新频率较高,因而设计更加注重动态性能;载荷分配比控制跟踪稳态目标值,目标值更新频率较低,因而设计更加注重静态性能.从减小能耗的角度出发,在载荷分配比控制中考虑了滑转率（车速相关量）的影响,反映出参数协调控制的思想.仿真试验结果表明：在所设计控制系统的作用下,气垫车能够顺利抵达目的地并实现软着陆;车速控制表现出良好的动态性能,有利于提高车辆的安全性;载荷分配比控制表现出良好的静态性能,有利于降低车辆能耗.
     

松软地面下履带车辆斜坡转向特性

越野环境下的松软地面是履带车辆行驶的主要地形,在这种条件下行驶不可避免地要进行斜坡转向操作,履带车辆的斜坡转向特性值得重点关注.针对研究履带车辆斜坡转向特性的必要性和重要性.根据履带车辆转向的运动特点,建立了坡道转向动力学模型,结合地面力学理论,进一步深入研究履带车辆在松软地面下斜坡转向特性.通过履带车辆在斜坡上完成规定半径转向动作所需的滑转率这一指标,来分析坡角、地面性质、转向半径对履带车辆斜坡转向性能影响,为履带式无人车的设计、路径规划和跟踪控制打下基础.     

考虑履带张力的履带车辆牵引力-滑转率分析与试验验证

为了研究履带车辆在砂土路面的通过性能,在接地压力试验的基础上,建立了考虑履带张力的接地压力分布模型。根据该接地压力分布模型以及履带与地面之间的相互作用规律,分析计算了考虑履带张力时履带车辆牵引力-滑转率的关系。最后,进行了履带车辆砂土路牵引力试验。结果表明:考虑履带张力的牵引力-滑转率计算结果与试验结果更加一致,为研究履带车辆在砂土路面的通过特性奠定了一定的基础。     

双侧电驱履带车辆模糊自适应滑模转向控制

针对履带车辆在行驶过程中,由于路面条件非线性变化导致的车速和转向角速度跟踪存在时滞和不稳定的问题,基于履带车辆转向运动学和动力学分析,提出了一种基于滑模变结构的转向控制方法,并将履带车辆的控制系统进行解耦,分别控制车速及转向角速度.采用积分滑模控制算法,设计了能够适应路面变化的车速控制器;引入模糊控制柔化控制信号,降低滑模抖振,并结合自适应调节设计了能够适应转向阻力非线性不确定的转向角速度控制器.运用MATLAB/Simulink软件对系统进行转向控制仿真分析,与传统比例-积分-微分(PID)控制相比较,车辆行驶速度与转向角速度跟踪响应速度分别提高了1.9 s和0.5 s,转向角速度跟踪精度提高了4％.仿真结果表明:所提出的算法具备响应速度快、抗扰动能力强的优点,能够实现履带车的稳定转向.     

基于FSUKF的全液压履带机器车打滑率估计及应用

针对行驶于未整备地面特别是稀软地面为工作环境的全液压履带机器车,提出了一种在线估计打滑率的新方法。从全液压履带车辆液压驱动系统原理出发,建立了全液压履带车辆打滑率在线估计模型。考虑到模型严重非线性特点,提出了一种改进的SUKF滤波算法—FSUKF滤波算法实现打滑率的最优无偏估计,仿真结果验证了该模型和该算法的有效性。     

全液压推土机滑转率研究

为了研究全液压推土机额定滑转率,对静态滑转率和动态滑转率进行了探讨,给出了滑转率的理论计算公式以及履带式推土机在特定条件下的静态滑转率和动态滑转率与单位附着重力的有效牵引力关系.做出静态和动态滑转率曲线,得出它们出现不一致的原因.通过分析牵引效率在动态滑转率曲线和在静态滑转率曲线上的合理配置,给出全液压推土机设计计算阶段额定滑转率的范围为12%左右.     

液驱混合动力车辆纵向运动控制策略

根据液驱混合动力车辆的特点,提出了一种集成驱动和制动控制的纵向运动控制策略.建立了基于模糊PTD控制策略的驱动、制动控制器,并结合将驱动时的滑转率和制动时的滑移率统一处理的设想,设计了车辆的纵向运动控制策略,并利用MATLAB/Simulink工具进行仿真.仿真结果表明:该策略具有响应速度快,将滑移率和滑转率控制在-0.2到0.2安全范围内的特点,可以较好地满足车辆的行驶要求.     

锅炉主蒸汽温度模糊PID控制系统的研究

本文主要从对模糊PID控制系统和串级PID控制系统的研究中,发现了一种带自调整因子的模糊PID控制器在锅炉主蒸汽温度控制上存在的优点,设计了一种带自调整因子的模糊PID控制系统。在与常规串级PID控制系统的仿真比较中,该系统体现了较好的动态调节品质和较强的鲁棒性。     

深海履带车的路径跟踪控制算法

建立深海履带车运动学和路径偏差模型,并针对履带车在工作环境中出现的路径偏差问题提出一种新的路径跟踪算法。基于履带车的行走动力约束,路径跟踪算法中引入线速度和角速度中间变量,避免了由于履带车驱动轮角速度突然变化所导致的系统失稳。同时,为提高系统的响应时间,算法中增加与PID控制类似的比例环节,利用李雅普诺夫法证明控制系统的稳定性,并对深海采矿2种典型期望工作路径的路径跟踪进行仿真。研究结果表明:所提出的新的路径跟踪算法具有良好的快速性和稳定性,能够满足深海采矿履带车的行走控制要求,保证履带车良好的行走性能。