提高车辆主动安全性的模型参考变结构控制方法

基于李亚普诺夫函数设计了模型参考变结构控制器,该控制器通过产生主动横摆力矩迫使车辆的响应跟踪参考模型的理想输出,从而提高了车辆的主动安全性.用该控制模型计算了车辆在正弦输入和阶跃输入时的横摆角速度以及车辆质心的侧偏角响应,仿真计算结果表明控制车辆的横摆力矩能够有效改善车辆的横摆角速度、质心侧偏角响应,并且该控制器能更好的适应车速和路况的变化,鲁棒性强.     

基于AFS与DYC集成控制提高车辆操纵稳定性的研究

为提高车辆的操纵稳定性,基于线性矩阵不等式方法(LMI)计了集成车辆前轮主动转向(AFS)与直接横摆力矩控制(DYC)的底盘鲁棒模型匹配控制器(R-MMC).由于反馈控制变量车身侧偏角在车辆行驶过程中很难测量,还设计了车身侧偏角滑模观测器(SMO).通过在Slalom和μ-split 极限工况下的仿真试验,验证了底盘集成控制器可以显著提高车辆的操纵稳定性和主动安全性,且滑模观测器在幅值和相位上都能准确跟踪车身侧偏角实际值.     

车辆电子稳定系统的最优控制与仿真分析

在建立了车辆动力学模型的基础上,运用线性二次最优控制理论设计了车辆电子稳定控制系统,针对车辆电子稳定系统的最优控制器,分析了其能控性与能观性.以车辆质心侧偏角和横摆角速度为控制变量,在MATLAB/SIMULINK环境下对该系统进行了仿真分析.仿真结果表明,利用最优控制理论设计的车辆电子稳定控制系统能有效防止车辆侧滑,提高了车辆在大侧向加速度、大侧偏角的极限工况下的操纵稳定性,使驾驶员能够对车辆进行正常地操纵.     

车辆转弯制动动力学稳定性控制建模与仿真

在Matlab/Simlink下建立了八自由度车辆动力学模型,针对车辆转弯制动工况,采用模糊控制方法,设计了基于滑移率的ABS控制算法和分别以质心侧偏角、横摆角速度及二者加权为控制目标的直接横摆力矩控制算法.并对车辆转弯制动工况下车辆稳定性控制做了仿真分析.利用稳定性判定式,对车辆转弯制动稳定性做出了判定.结果表明,车辆转弯制动时ABS控制并不能达到稳定性控制的要求,而采用以质心侧偏角和横摆角速度加权为控制目标的直接横摆力矩控制算法能更好地达到稳定性控制的目的.     

高速公路车辆智能驾驶仿真平台

针对高速公路智能驾驶系统的极限工况实车试验难实现、重复性差、成本高等问题,搭建高速公路智能驾驶仿真平台来进行系统安全性评估。首先分析实际智能驾驶系统的构成和安全性指标,然后设计路形、感知决策、车辆动力学等模块。为了提高仿真平台的保真度,采用车辆动力学仿真软件veDYNA,参数来自车辆实测数据,并且嵌入方向盘、油门踏板和加速踏板等控制机构实物。仿真实验中,进行了高速行驶车辆的感知决策时滞、爆胎的安全性评估,通过质心侧偏角、轮胎侧偏角、横摆角速度的输出曲线来评估车辆的稳定性状态,指导系统参数调整。     

基于观测器的四旋翼容错控制及仿真研究

针对四旋翼飞行器执行器故障的问题,提出7一种基于自适应观测器的积分反演滑模容错控制策略,以保证飞行器的安全性和可靠性.建立考虑执行器故障的四旋翼飞行器动力学模型;设计一种自适应故障估计观测器用来观测系统的状态和估计故障信息;采用积分反演和滑模控制相结合的方法分别设计姿态容错控制器和位置控制器,完成姿态和位置的轨迹跟踪....     

电动轮驱动汽车动力学最优PD控制仿真

由于电动轮驱动汽车的本身特点使其动力学控制系统大大简化。提出了采用最优PD控制的电动轮驱动汽车动力学控制方法。该方法根据转向角与车速信号由汽车线性动力学模型产生理想汽车横摆角速度与质心侧偏角,通过实时检测汽车横摆角速度与质心偏角并根据其与理想值的差值产生PD反馈控制。PD增益系数采用最优控制方法整定。仿真表明该控制器可在各种行驶路面及工况下实时调整各驱动轮的驱动转矩从而调整汽车运动状态,保持汽车在各种行驶路面尤其是低附着路面上的稳定行驶的能力,使其稳定性与安全性得到明显提高。     

基于LMI的模糊控制器设计

对于许多实际的非线性系统,状态变量往往不能获取或难于测量。因此设计模糊状态观测器来估计状态变量是非常必要的。针对T-S模糊模型近似描述的非线性系统,提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的具有区域极点配置功能的模糊控制器和模糊状态观测器的设计方法。首先利用并行分布补偿(PDC)设计思想和基于线性矩阵不等式(LMI)的极点配置理论,将闭环系统的全局渐进稳定性要求,性能指标及控制量约束条件统一到线性矩阵不等式框架内。然后求解线性矩阵不等式族获得控制器和观测器参数。最后将该设计方法应用于倒立摆的平衡控制中,通过仿真曲线可以看出该方法设计的控制器可使倒立摆稳定并满足指定的性能指标,因此该设计方法是有效的。     

一类非线性MIMO系统的自适应模糊输出反馈控制

针对一类多输入多输出非线性系统设计了自适应模糊观测器和控制器。该方法不需要系统状态完全可测的条件，而是通过自适应模糊观测器估计系统的状态。采用基于状态估计的模糊基函数模型的模糊逻辑系统逼近非线性函数，并对模糊建模误差和外扰的存在采用了鲁棒补偿控制项以保证良好的观测与跟踪性能，该控制器保证了跟踪误差和观测误差的一致最终有界性。仿真结果表明所提出的方法具有良好的观测效果与跟踪效果。     

规则可选的四参数模糊换挡控制仿真

为了经济而直观地比较模糊控制换挡变速的效果,设计在同一仿真平台下的多条件实验可以方便地实现。这里用MATLAB/SIMULINK建立了车辆传动系动力学仿真模型及模糊控制器模块,构造了规则可选的四参数(包括节气门开度、节气门开度变化率、车速、加速度)模糊换挡控制逻辑规则,建立了相应基于规则(诸如运动规则、雪地规则、经济性规则)的条件选择模块,搭建了车辆换挡的模糊控制仿真平台。在运动模式与雪地模式两种情况下进行了对比仿真试验,结果表明换挡仿真方法能够在没有循环换挡发生的稳定状态下真实、准确地反映两种模式的运行过程状态。     

汽车ASS与EPS分层协调控制

以提高汽车行驶平顺性和操纵稳定性为出发点,建立了汽车ASS与EPS的整车动力学模型,提出了一种汽车ASS与EPS集成控制的方法。分别设计了ASS子系统模糊控制器与EPS子系统模糊控制器,利用分层协调控制思想建立了上层协调控制器,对两个子系统进行协调控制。仿真结果表明：采用分层协调控制策略控制的ASS与EPS集成系统可使车身垂直加速度、车身俯仰角、横摆角速度、车身侧倾角等性能参数得到优化,汽车行驶平顺性和操纵稳定性有明显改善,提高了整车综合性能。

Abstract：

Vehicle dynamics model of ASS and EPS was built.A coordination control method of vehicle ASS and EPS was presented to improve vehicle ride performance and handling stability.ASS controller and EPS controller were designed separately.The controller of ASS was designed using fuzzy logic control theory and the EPS system was designed using fuzzy logic control theory too.In order to coordinate the two subsystems,an upper coordination controller was set up based on an idea of delaminating control.The simulation results show that layered coordination control strategy can optimize the vehicle performance parameters and the vehicle integrated performance is improved obviously.     

基于模糊逻辑的混联式电动汽车控制策略研究

提出了一种基于模糊逻辑的混联式电动汽车功率分配控制策略,功率分配控制器的核心是规则库,它由制动规则库、燃油经济性规则库、加速性能规则库以及校正模块等四个独立的规则库组成。利用已建立的四驱混合电动汽车模型对其燃油经济性进行计算机仿真表明:采用模糊控制策略比传统控制策略的百公里油耗在市区(FUDS)和高速(FHDS)工况下均下降了约10%。     

基于混合模糊P+ID控制的欠驱动AUV路径跟踪控制及仿真

针对欠驱动自主水下机器人(AUV)水平面路径跟踪控制问题进行研究。基于解析形式描述的单输入模糊控制器,提出了一种混合模糊P+ID控制算法。将其应用于欠驱动AUV路径跟踪控制中的趋近角跟踪控制,研究了控制器设计和参数调节方法,并采用小增益定理对基于混合模糊P+ID控制的趋近角跟踪控制系统的稳定性进行了分析。最后,采用欠驱动AUV非线性动力学模型进行仿真研究,结果表明基于提出的混合模糊P+ID控制的欠驱动AUV路径跟踪控制系统具有很好的鲁棒性和适应性,AUV能够精确跟踪预规划的航行路径。     

Improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator using a sliding observer

An improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator is presented using a sliding observer. The friction between the end effector and the environment is considered and compensated. For systematic reasons the controller is designed taking into consideration the rigid link subsystems and the flexible joints. The proposed control system satisfies the stability of the two subsystems and copes with the uncertainty of robot dynamics. A sliding observer is designed to estimate the time derivative of the torque applied as input to the rigid part of the robot. For the stability of the observer, it is assumed that the uncertainty of the observed system is bounded. A MRAC algorithm is used for the estimation of the friction forces at the contact point between the end effector and the environment. Finally simulation and experimental results are given, to demonstrate the effectiveness of the proposed controller.     

混沌系统的一种新型模糊控制方法

基于T-S模糊动态模型,针对气象学中的Lorenz混沌系统设计出一种新型的模糊控制器和模糊观测器,均采用分段Lyapunov函数法进行设计,即对每一个子系统选一个Lyapunov函数,系统总的Lyapunov函数为各个子系统的加权和。避免了并行分配补偿法(PDC)中求解公共正定矩阵P的困难,进一步减少了设计中的保守性,扩大了解的范围。并就其稳定性问题进行了研究。得出了系统全局渐近稳定的条件。模糊观测器的设计解决了系统状态不能直接测量的问题。通过对Lorenz混沌系统的仿真,证明了该方法的有效性。该方案也适合其他类型的非线性系统,有实际应用价值。     

网络化控制系统观测器/控制器集成设计方法

针对一类网络化控制系统,提出一种输出反馈控制的新方法--观测器/控制器集成设计。该方法借助状态观测器重构系统状态,设计输出反馈控制器,将闭环系统建模为一类混杂系统。利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,以线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI）形式给出了闭环系统的稳定性判据以及观测器/控制器的集成设计方法。仿真算例说明了所提出的方法简单、有效且易于实现。     

时滞时变AUV的模糊变结构控制

针对自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)具有时变的水动力学系数的现象,为了实现其鲁棒控制,设计了一个模糊变结构控制器.该控制器以变结构控制的切换函数及其变化率为模糊控制器的输入,以变结构控制律的变化率为模糊控制器的输出.为了提高控制器的性能,引入了压缩扩张隶属度函数.通过将该控制器和均分隶属度函数模糊变结构控制器、准滑模控制器的仿真对比,证明了设计的控制器具有更好的性能.数值仿真表明,该控制器能很好地实现对具有控制输入时滞和时变水动力系数AUV的深度控制,且稳定后基本无抖振现象.     

基于模糊模型的无线网络控制系统故障检测

考虑控制器与被控对象之间采用无线传输,且被控对象为非线性模型的一类网络控制系统,对其进行故障检测。首先基于T-S模糊模型将对象线性化,利用模糊主导子系统规则,设计了模糊观测器,并得出了观测器误差方程。然后将误差方程等效为与无线传输跳数相关的离散切换系统,并证明了误差系统的稳定性。最后,通过仿真实例验证了所提方法的有效性。