新能源汽车解耦式电液复合制动系统

设计集成有制动踏板感觉模拟、液压助力和失效制动备份功能的一体式制动主缸,并依此开发制动踏板与轮缸压力解耦的电液复合制动系统。考虑ECE R13法规和电动机、电池组外特性约束,以有效回馈功率为优化目标,制定解耦式电液复合制动系统的制动力分配控制策略。利用MATLAB/Simulink-AMESim建立解耦式系统的联合仿真模型,结合硬件在环仿真台架试验,考核其液压控制性能及制动力配控制策略。结果表明:解耦式电液复合制动系统实现轮缸压力的精确控制,并有效地回收制动能量,在NEDC循环工况下,其制动能量回馈效率可达54.8%。     

主-从电子控制单元柴油机控制系统的开发

提出一种基于2个6缸柴油机电控单元构成主-从电子控制单元( Electronic Control Unit, ECU)的控制系统,实现对12缸电控单体泵机车柴油机控制.主、从ECU具有完全相同的软、硬件结构,由ECU所在控制系统中的物理位置决定其主、从身份,两者具有完全可互换性.阐述了主、从ECU的硬件结构、身份识别逻辑、通信协议以及发动机控制策略,并将设计的系统应用于12V280机车柴油机.实验证明,所提出的控制系统设计合理,各实验工况转速稳定,误差可以控制在0.5%以内.     

液压ABS回油泵的控制策略及其对制动特性的影响

针对液压防抱死制动系统(anti-lockbrakingsystem,ABS)开发过程中遇到的车轮抱死?踏板舒适性不良等实际问题,重点研究液压ABS回油泵的控制策略及其对制动性能的影响?建立了回油泵流量数学模型,轮缸数学模型,并验证了模型的正确性?在AMESim中建立液压系统模型,通过设计仿真实验,对回油泵的开启时间和转速对ABS系统的影响进行了分析,得出了在进入ABS控制时,回油泵首先应保持低速运转,以克服静态摩擦和减小自身惯量,减压时,再加快转速和首次保压时低速开启的启动方式的结论,最后得出了回油泵的控制策略,通过实验对控制策略进行了验证?结果表明,在所提出的控制策略下取得了良好的控制效果,并能有效地抑制主缸的压力波动,改善驾乘舒适性能?     

湿式双离合器自动变速器换挡控制与仿真分析

建立了湿式双离合器自动变速器(dual clutch transmission,DCT)换挡过程系统动力学模型,针对湿式双离合器系统的高度非线性、难以建立精确数学模型等特点,设计了多规则因子模糊控制器。制定了湿式双离合器换挡过程控制策略,该控制策略通过综合控制发动机和离合器压力来完成换挡过程中的动力切换。基于Matlab/Simulink软件平台,建立了湿式DCT传动系统的仿真模型,对换挡过程进行了仿真。结果表明,该控制策略能够满足DCT换挡过程的要求,并且控制器的跟踪性能良好。最后,讨论了换挡控制的影响因素。     

AUV模型解耦水平运动多控制器联合控制

为了解决自治水下机器人(AUV)的水平面轨迹跟踪控制问题,提出一种基于解耦模型的多控制器联合控制方法.建立AUV水平面三自由度运动模型并进行模型解耦,将每个自由度都只保留主变量,模型中的交叉耦合项和模型不确定性都当做外干扰项来考虑;对解耦后的AUV运动模型进行轨迹跟踪控制器的设计,针对AUV各个自由度的特点,为轴向和侧向运动设计自适应反演滑模控制器,为艏向运动设计带有干扰观测器的自适应终端滑模控制器;通过公式推导,利用李雅普诺夫理论证明了系统稳定性和误差的收敛性.仿真实验证明:所设计的轨迹跟踪控制器具有较强的鲁棒性能,系统能够实现对平面轨迹的精确跟踪且能够在规定的有效时间内实现对艏向角的精确跟踪.     

基于遗传算法的PID控制器设计及仿真

分析了浮力调节装置实验系统的功能和结构,建立了数学模型.为了使控制器参数能够适应系统模型的改变,设计了基于遗传算法的自整定PID控制器,针对其液压系统中的多余压力提出了基于结构不变性原理的控制策略.对实验系统的控制模型进行仿真分析,结果表明：所设计的控制系统能够克服多余压力和模型参数时变2大控制难点,在不同的工况下能够始终保持良好的控制性能.     

基于线控制动系统的车辆横摆稳定性优化控制

对带有线控制动系统(brake by wire,BBW)的车辆进行研究,提出了一种横摆稳定性优化控制策略.以二自由度单轨车辆模型为参考模型,利用比例-积分(proportionalintegral,PI)控制算法求出附加横摆力矩.由所计算出的车辆附加横摆力矩、方向盘转角来识别驾驶员转向意图和车辆实际行驶特性,通过广义逆法和数学归划法相结合的方法将附加横摆力矩分配到作用车轮上,由线控制动系统采用主缸定频调压法对各轮缸的目标液压力进行跟踪控制.硬件在环试验结果表明,该控制策略能够有效地保证车辆在高附和低附路面工况下的横摆稳定性.     

基于无轴传动的卷筒纸印刷机套色控制系统的分析与仿真

为了精确研究卷筒纸印刷机的套色系统特性及控制策略,通过对无轴传动多机组印刷机实验平台套准运动的分析,建立了较精确的颜色套准系统数学模型,利用MATLAB开发了完整的以伺服电机为执行机构的套色控制仿真系统.采用主从电机同步的控制方式,利用串级双闭环PID控制器对系统进行控制.通过调节主、副控制环的参数,得到套色控制系统的仿真曲线.仿真模型考虑了多轴套色系统的运行情况,更加接近实际印刷机系统,为将先进的控制理论引入印刷机套色控制系统搭建了一个更精确、便捷的仿真平台.     

无压力传感器下的电子液压制动系统轮缸液压力控制

线控电子液压制动系统作为下一代汽车制动系统的主流解决方案,其轮缸液压力控制是实现车辆稳定性控制等主动安全功能的基础。针对四阀结构的集成式电子液压制动系统的成本与冗余问题,提出一种无轮缸压力传感器下的轮缸液压力控制策略。通过台架测试分析液压调节单元的工作特性,提出基于伯努利方程与轮缸PV(pressure volume)特性相结合的轮缸液压力估计方法,设计电磁阀开闭逻辑及基于减压优先的轮缸液压力均衡控制策略,最后通过台架试验进行对比验证。试验结果表明,所提出方法的液压力控制均方根误差在0.21MPa以内,与有液压力传感器方案的控制精度相当。     

混动电动轮自卸车电制动非线性变结构励磁控制

针对混动电动轮自卸车(HMDT)电制动励磁控制非线性和负载干扰较大的时变不确定性,对整车稳定性特别是电池寿命的影响,提出一种反馈精确线性化控制与滑模控制相结合的非线性变结构控制(NVSC)励磁控制策略.建立电制动励磁控制SISO二阶非线性模型,对模型精确线性化处理;应用滑模变结构控制设计了转速闭环励磁控制器,考虑矿山恶劣工况下为了削弱系统抖振、保证车速和制动电流稳定,设计了Luenberger负载干扰状态观测器.MATLAB仿真与实验结果表明:NVSC控制器相比PID控制除了具有动态性能好、响应快等优点外,在负载干扰波动下,电机转速和制动回馈电流保持稳定,系统鲁棒性好,保证了HMDT电池寿命和整车稳定.     

基于电动直线负载模拟器的排气压力模拟研究

在电磁驱动配气机构中,排气门开启过程中受到气体压力影响,为了验证排气门控制策略的有效性,设计了一种能够模拟排气压力的电动直线加载系统。针对电动直线加载系统多余力及其他非线性扰动因素影响加载力跟踪精度问题,引入前馈补偿,以加载力作为外环,电流闭环为内环的双闭环复合PID控制策略。给定恒定力和正弦力进行直线加载跟踪性能对比分析,结果表明与传统PID控制相比,复合前馈PID控制有效抑制了加载系统的多余力。为了验证方案的可行性,建立了电动直线负载模拟平台,对排气压力模拟进行试验研究,结果表明在误差允许范围内,能够实现对排气压力的模拟。     

集成式电液制动系统建模与压力控制方法研究

以集成式电液制动系统（integrated electro-hydraulic brake,I-EHB）为研究对象,建立了其机械、液压子系统的数学模型,得到了系统的5阶非线性状态方程.在I-EHB系统处于不同压力下的平衡状态的方程进行线性化处理,得到系统的传递函数,并利用AMESim软件验证了传递函数的正确性.设计了基于PID控制的位置-压力串级控制器,伺服主缸活塞处于死区行程内,采取以补偿孔位置为活塞运动目标的位置反馈控制;超过死区行程后,采用以伺服主缸目标压力跟随为控制目标的压力反馈控制.将伺服主缸压力响应时间和超调量分别控制在80 ms,6%内,有效提高I-EHB系统的制动安全性和舒适性.      

高速开关阀控液压缸的位置控制半实物仿真研究

为研究基于高速开关阀的液压缸位置控制问题,设计了基于高速开关阀和换向阀组合控制液压缸的回路,并采用PWM驱动高速开关阀.建立了控制系统的Simulink离线仿真模型,采用基于卡尔曼滤波的PID控制算法完成液压缸的位置跟踪仿真.最后借助Matlab/xPC Target搭建了高速开关阀控液压位置系统的半实物仿真测试平台,仿真与实验结果表明所设计系统结构的正确性,以及采用卡尔曼滤波的PID控制算法可有效提高液压缸的位置控制精度,借助半实物仿真技术可以提高高速开关阀控位置系统的设计效率.      

变转速泵控系统应用于低周疲劳材料试验机的研究

为解决传统恒压系统伺服阀控制的低周疲劳试验机能耗大的问题,利用伺服电机的宽调速、响应快和扭矩大的特点,结合定量液压泵组成变转速泵控系统。该系统采用变频器驱动伺服电机,伺服电机按照指令输出变化的转速和扭矩,从而实现系统所需的流量和压力的变化,避免了溢流阀的溢流损失和伺服阀的节流损失,以实现节能的目的。给出了采用变转速泵控闭式回路控制差动缸的原理,建立了该系统的数学模型,进行了计算机数字仿真研究。结果表明,新设计的变转速泵控电液伺服控制系统可以实现四象限运行,满足材料的低周疲劳试验要求,同时可以实现显著的节能效果。研究工作的目的是从原理和性能上,探讨新型控制方案的可行性。     

基于负载口独立控制的双伺服阀控缸系统

针对电液伺服系统对控制精度和节能的需求,提出了一种基于负载口独立控制的双伺服阀控缸系统.首先对系统进行了建模分析,然后利用鲁棒自适应的方法对系统进行了完全解耦,针对主、被动负载均存在的位置伺服工况,设计了以位置跟踪为目标的进油口控制器和以压力控制为目标的回油口控制器.同时分析了系统的节能性,设计了基于扩张状态观测器（ESO）的油源压力控制器以及液压泵流量控制器.最后通过实验验证该系统的控制性能和节能效果.      

液压四足机器人髋关节的鲁棒自适应动态面控制

液压四足机器人髋关节由伺服阀控缸系统构成,是机械腿的关键组成部分.它的控制性能直接影响着机械腿甚至机器人的运动控制精度.因为髋关节工作情况的复杂性和阀控缸系统自身的非线性,使得传统控制算法无法满足机器人运动性能指标的要求.由此,本文对液压四足机器人髋关节伺服阀控缸系统的控制方法进行了研究.首先通过对髋关节工作条件的分析完成了伺服阀控缸的数学建模,然后基于鲁棒自适应动态面的控制算法设计了伺服阀控缸系统的控制器,并从李雅普诺夫稳定判据的角度证明了系统的稳定性.最后通过Matlab与AMESim的联合仿真,对鲁棒自适应动态面与传统PID及普通动态面的控制效果做出对比,证明了所研究算法的有效性.      

基于滑模控制的空气悬架车高控制系统研究

以提高空气悬架车高控制精度为目的,充分考虑空气悬架系统充放气过程的非线性特性,建立了气体管路流量特性方程,并结合变质量气体热力学定律,建立电磁阀开启和关闭时的空气弹簧充放气压力梯度方程,实现空气弹簧充放气过程的非线性特性数学描述,并进一步完成空气悬架车高升降的1/4车模型. 针对充放气过程的非线性特性,基于微分几何理论,将车高升降模型通过状态反馈进行全局线性化,在线性域中设计滑模控制器,进而经过线性逆变换,得到原坐标系中的非线性车高控制算法. 仿真试验表明,基于状态反馈线性化方法设计的滑模控制器,能够有效克服充放气过程的非线性特性,消除过充过放现象,显著提高车高控制品质和精度.      

平稳阀控主离合器系统及其动态响应特性

该文给出了一种用于控制车辆主离合器油缸压力的平衡阀,介绍了该阀控摧系统的工作原理,建立了数学模型,用数值方法对２种典型工况进行了数值计算,给出了相应的动态响应特性仿真结果,并进行了实验研究。实验结果与仿真结果相符。研究结果为该系统的设计和使用提供了理论依据。     

液压打桩锤主控阀换向性能的动态特性分析

为满足液压打桩锤高频工作下对换向快速性的要求,设计采用主控阀控制的快速换向柔性冲击系统。该阀通过4个控制口压力的变化控制阀芯的运动,通过内部反馈油孔实现对换向状态的记忆。根据主控阀换向工作基本原理,建立主控阀换向过程的动态数学模型,采用Stateflow处理换向过程的状态转换结合Simulink建立换向过程的仿真模型。结合实验的相关参数对主控阀换向过程进行仿真分析,仿真得到的换向所需时间和实验结果基本一致。利用仿真模型,分析内腔直径,内部反馈孔直径和长度以及弹簧刚度4个主要因素对主控阀换向性能的影响。研究结果表明:主控阀内腔直径对主控阀换向快速性的影响最大,内部反馈油孔直径和长度次之,弹簧刚度影响最小。     

内燃机缸盖振动信号建模与仿真

针对现有内燃机振动信号采集方法存在的问题,提出一种通过建模仿真来模拟内燃机不同工况振动信号的方法。首先,建立内燃机配气机构动力学模型及气缸模型,分别用来模拟不同间隙气门的落座力及气缸压力;其次对内燃机缸盖进行模态分析,提取前30阶振型及其对应的频率;最后采用有限元法建立内燃机缸盖模型,借助气门落座力及气缸压力仿真结果对缸盖振动进行模拟仿真。利用缸盖振动的实测信号对其模拟信号进行验证,结果证明模拟方法有效可行。