一种用于城轨制动能量存储系统的控制策略

为克服城轨车辆工况辨识困难问题,提出基于牵引变电站特性的控制策略,设计了一种带有比例积分环节双环电流型滑模变结构恒频控制器,替代普通比例积分(proportion-integral,PI)控制器,以实现该控制策略并改善能量存储系统性能.针对阻容性负载,给出一种提高启动速度的方法.最后通过仿真试验对控制有效性进行了验证,结果表明该控制策略有效,且控制性能优于普通PI控制.     

磁浮列车悬浮系统的反步控制方法及实验研究

电磁铁的悬浮控制技术是磁浮列车最关键的核心技术之一.但是悬浮系统受到本质非线性和开环不稳定的影响,其控制器的设计一直存在难点和挑战.针对磁浮列车系统的稳定悬浮控制问题,设计了基于反步(Backstepping)法的非线性控制器.首先建立单点悬浮系统的非线性动力学模型,然后利用反步法将系统分成2个子系统并分别对每个子系统提出Lyapunov候选函数.在第一个子系统中设计虚拟控制量,并代入二级子系统的Lyapunov函数中获取出整个系统的控制器,接着利用Lyapunov理论验证系统的稳定性.同时,通过仿真证明:所提出的控制方法不仅具有更好的动态和稳态表现,而且能很好的抑制干扰对悬浮系统的影响.最后通过实验验证了该方法的有效性和可行性,在磁浮列车的悬浮系统方面具有良好应用前景.     

采用DSP+FPGA的三轴运动控制器设计

为了满足开放式数控系统的需求,设计了一种基于TMS320F28335浮点型数字信号处理器(DSP)和EP2C8F256C6现场可编程门阵列(FPGA)的通用三轴运动控制器.详细介绍该运动控制器的整体结构、硬件电路设计、插补算法、FPGA各分模块的构成及实现,并给出了相关设计的软件结构框图.该控制器具有结构简单、通用性强、模块化高等特点,能够很好地满足运动控制系统的实时性和精确性.     

线控独立转向-悬架导向机构的设计与分析

为了消除车轮跳动过程中悬架导向机构与转向杆系的干涉,实现精确独立转向,提高系统集成度,使无驱动半轴传动的全轮线控独立转向电动汽车前后轮采用相同的独立悬架-转向轮模块化结构,提出了一种一体化线控独立转向-悬架导向机构.根据空间机构学理论推导出该导向机构运动分析公式,利用MATLAB分析了单一变量对悬架动力学参数的灵敏度,确定优化设计变量.运用ADAMS/Car建立该导向机构的虚拟样机模型,在ADAMS/Insight模块中对其进行运动学灵敏度分析,找出关键优化设计变量并对其优化,改善悬架运动性能.     

基于遗传算法的154T电动车牵引励磁PID控制器的设计

讨论了154T电动轮自卸车牵引励磁控制的基本问题;分析了传统PID控制器的不足和基于遗传算法PID控制器的优势;论述了遗传算法的原理、基本问题和实现步骤.研究了电动轮自卸车的牵引特性和牵引励磁控制系统的结构,根据设计,该系统被控对象可简化为二阶系统,而控制器采用基于遗传算法的PID控制.用MATLAB对PID参数整定进行了仿真,以考察利用遗传算法的进化能力优化PID的效果.仿真结果表明,经过遗传算法优化的PID控制器具有较高的精度和较强的适应性,能获得满意的控制效果.     

悬浮电容式五电平变频PWM控制器设计

为了解决悬浮电容式多电平逆变器控制中所存在的电压平衡控制困难和冗余开关选择复杂的问题,采用一种直接脉冲宽度调制(PWM)算法和以电压级差为控制目标的电压平衡策略,设计了一台基于数字信号处理芯片(DSP)和现场可编程门极阵列(FPGA)的悬浮电容式五电平变频PWM控制器。该控制策略具有物理概念清晰、实现简单的突出优点。给出了所采用的直接PWM算法的原理、控制器设计的方案以及该控制器在380V/8kW悬浮电容式五电平逆变器样机上的电压、电流实验结果与频谱分析结果。实验结果表明:该设计方案具有理想的电压平衡能力和良好的输出谐波性能。     

基于单片机矿用电机车牵引控制器的研制

为了实现矿用电机车交流传动的高性能控制运行,提高电机车运行的可靠性,以代替传统的矿用电机车直流调阻调速和直流斩波调速,实现节能降耗。本文研制设计了基于16位单片微机SPMC75F2413A的矿用电机车交流变频调速牵引控制器,给出了牵引控制器三相SPWM波形发生器的硬件和软件的实现方案和电路结构。实验结果证明,该牵引控制器能够满足矿用电机车交流变频调速运行的要求。     

基于自组织广义椭球基函数模糊系统的船舶航向保持控制

为能够以较小计算量实现船舶航向的精确控制,针对船舶航向保持控制设计一种基于自组织广义椭球基函数模糊系统(SO-GEBF-FS)的航向保持控制器.分析非线性船舶航向运动模型,介绍SO-GEBF-FS的结构及组成,并设计一种有效的规则生长修剪算法.采用DSC设计方法设计控制器,利用SO-GEBF-FS逼近其中不确定性,通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统稳定性.将所设计控制器应用于船舶航向运动数学模型,结果验证了该控制器的有效性和优越性.     

基于粒函数的浅层轨道交通精准停车控制的设计与仿真（英文）

设计了一种新型的浅层轨道交通,该系统适用于人口密集、交通拥挤区域的地下浅层,表面使用透明玻璃封顶,浅层沟内运行小型轨道列车.基于这种新型浅层轨道交通系统建立对应列车模型,提出基于粒函数的模糊控制算法,并分别设计了比例-积分-微分(PID)控制器和模糊粒函数控制器对其精准停车进行车速控制.仿真实验表明:该设计的跟踪性能强于PID控制器,停车精度也较高.     

基于PIC16F886的无刷直流电机控制器的设计

本文介绍了一种基于PIC16F886无刷直流电机控制器.该控制器可用于驱动DC48V的无刷直流电机.控制器采用PID控制算法进行控制,具有高精度、高稳定性的特点.同时,该控制器具有完善的保护,如过电流保护,欠压保护、过温保护.实验表明,该设计能满足设计要求.     

德国电磁型磁浮列车40年回顾

回顾了德国电磁型磁浮列车40年的发展历史，介绍了德国MBB公司1971年开发的世界上第一列磁浮示范列车。及后续开发的Transrapid系列磁浮列车系统技术。对目前电磁型磁浮列车的电磁支承和导向控制系统、线性电机推进系统及磁浮列车的高架轨道等磁浮列车关键技术进行了分析，并对磁浮运输系统的未来做了展望。     

轮毂电机驱动汽车横摆侧倾稳定性联合控制

为提高电动汽车的空间稳定性,开展基于轮毂电机和主动悬架的整车横摆-侧倾运动联合控制.分析了轮毂电机差动驱动联合主动悬架控制对车身横摆-侧倾运动的影响,制定了空间稳定性协同控制策略.以横摆角速度和质心侧偏角为状态变量,设计了基于参考模型的横摆稳定性控制器;以方向盘转角和侧向加速度为状态变量,设计了基于主动悬架侧倾抑制的前馈控制器;以侧倾角速度和侧倾角为状态变量,设计了基于反馈最优控制的侧倾稳定性控制器.建立了四轮驱动转矩和主动悬架力/力矩协调分配规则,通过联合仿真验证了控制策略的有效性.研究表明,轮毂电机差动驱动具有横摆稳定性控制能力和一定的侧倾辅助控制效果,联合主动悬架控制可以改善车辆的横摆-侧倾运动状态,大幅提高整车的空间稳定性.     

基于电动静液压作动的新型汽车主动悬架

作动器是汽车主动悬架系统研究的关键。在分析传统被动悬架和电液伺服主动悬架及功率电传作动系统PBW(Power-By-W ire)的基础上,提出了基于功率电传的电动静液压作动器EHA(E lectro-Hydrostatic Actuator)新型汽车主动悬架结构型式。建立了1/4汽车动力学模型,设计了用于EHA主动悬架控制的模糊控制器。为了研究可控悬架的响应特性以及验证模型的有效性,利用建立起的基于EHA的主动悬架动力学模型,在一定路面输入下进行了仿真分析。结果表明,与传统被动悬架相比,基于EHA的模糊控制主动悬架大大改善了汽车的平顺性和操纵稳定性。     

座椅悬架和汽车悬架的集成变增益LQR控制

利用模糊控制理论和最优控制理论,提出了一种基于模糊控制的车辆主动悬架和座椅主动悬架的集成变增益LQR控制方法.在建立“车-椅”三自由度动力学模型的基础上,以底盘垂向加速度和座椅垂向加速度为控制目标,以车轮动态位移、车辆悬架动行程范围小于规定值为约束条件,设计出了车辆悬架和座椅悬架变增益LQR控制器,并用Matlab/Simulink进行了仿真实验分析与比较,得出该控制方法对座椅悬架和车辆悬架有较好的控制效果,验证了集成变增益LQR控制方法的有效性和可行性,为未来悬架系统控制的研究提供了参考.     

EMS磁悬浮列车/非线性弹性轨道系统的动力学特性

建立了多车体EMS磁悬浮列车/非线性弹性轨道耦合控制系统的动力学模型.利用数值方法研究了三车体和单车体两类磁悬浮系统的动力学行为.结果表明:在运行的初始阶段,轨道对两类磁悬浮列车车体的动力响应存在很大差别.在相同的运行速度下,两类磁悬浮系统控制增益的稳定性区域不相同,进一步给出了使三车体磁悬浮列车系统保持稳定运动状态的控制增益与系统所能承受的最大悬浮干扰间的变化规律.     

基于试验设计的某微型客车悬架参数匹配优化

 由于悬架系统结构复杂,系统特性指标较多,各项指标相互关联,对车辆的影响规律较为复杂,从理论的角度提出悬架系统优化的目标函数是十分困难的,由此根据多体系统动力学原理,建立了某微型客车的虚拟样机模型,综合考虑整车的操纵稳定性和乘坐舒适性,分别以稳态回转试验中的不足转向度、车身侧倾度和汽车平顺性随机输入行驶试验中总的加权加速度均方根作为评价指标,设计正交试验,从理论上说明前后悬架刚度、横向稳定杆扭转刚度、前后减震器阻尼等悬架参数对微型客车操纵稳定性、平顺性的影响程度,找出显著因素,得到基于仿真试验的悬架参数的最优组合,为后期样车悬架参数的优选及调校提供指导和支持。     

EMS型高速磁浮列车导向控制系统及其仿真

为了保证高速磁浮列车沿轨道方向安全、可靠的运行,针对其导向控制系统建立了双电磁铁导向系统动态模型,设计了以电压、电流为受控对象的四种闭环控制器,并利用MATLAB/SIMULINK软件分析了各控制器的稳态性能和抗干扰能力.仿真结果表明:电流作为控制对象具有对非线性导向系统更好的模拟性,引入加速度反馈有利于改善系统的抗干扰性能,PID控制器设计方案具有相对更优的控制性能.     

整车油气悬挂系统性能实验台

为了模拟车辆侧倾运动、俯仰运动及垂向运动,通过使用Pro/E三维软件开发设计了整车油气悬挂系统的测试平台。该实验台可用于分析在多种不同工况下油气悬挂系统的整车耦合特性,并研究油气悬挂缸安装角度对悬挂系统性能的影响。通过ADAMS和AMESim的联合仿真,验证了实验台设计的合理性与可行性。     

基于联合仿真技术车辆有限带宽主动悬架控制系统

叙述了基于联合仿真技术某工程车辆有限带宽主动悬架控制器的设计过程.首先在ADAMS/View软件环境下建立了该工程车辆虚拟样机,并利用实车道路试验数据对其进行了验证;设计了基于联合PID和模糊控制策略的有限带宽主动悬架控制器,并用Matlab/Simulink的S-Function函数模块编制了控制算法以及定义了与ADAMS/View环境下车辆模型数据交换的接口.然后基于ADAMS/View和Matlab/Simulink对设计的控制器进行联合仿真,标定控制器参数直至达到满意控制效果.最后与被动悬架系统进行了对比,结果表明,本文设计的有限带宽主动悬架控制器改善了车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,从而提高了车辆的最大行驶速度.