独立旋转车轮有轨电车μ综合导向控制

采用μ综合方法设计了低地板有轨电车主动导向鲁棒控制器,以使其重新获取由于采用独立旋转车轮而失去的直线对中和曲线通过能力,同时对车辆系统的参数不确定性具有良好的鲁棒性能.建立了独立旋转车轮有轨电车的两轴车模型,模型中每个车轮和一个轮毂电机相联.通过控制同一车轴左右轮上的电机输出转矩实现车辆的主动导向控制.在Matlab软件中对控制器进行了仿真验证,结果表明控制算法能够同时满足系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,并使车辆获得良好的直线对中和曲线通过性能.     

轮毂电机驱动汽车纵向和横向稳定性联合控制

为了提高轮毂电机驱动汽车的纵横向稳定性,将汽车的横摆控制和防滑控制相结合,采用分层控制架构搭建纵向和横向稳定性联合控制模型.上层为力矩决策层.基于比例-积分-微分(PID)控制算法构建车辆纵向车速跟踪控制器;基于模糊P ID控制算法搭建驱动防滑控制器,采用前馈加反馈的控制方法决策出驱动防滑力矩;基于二阶滑模控制算法建立直接横摆力矩控制器,设计附加横摆力矩加权模块控制汽车的横摆特性.下层为力矩分配层.采用优化分配算法将上层决策出的总纵向力矩、驱动防滑力矩和直接横摆力矩合理地分配到4个车轮上.通过加速和转向联合仿真工况验证设计的纵横向稳定性控制策略的有效性.研究结果表明:车轮最大滑转率为0.17,横摆角速度最大偏差值为0.01 rad/s,质心侧偏角最大偏差值为0.011 rad,验证了控制算法的有效性.     

基于轮胎力动态估计与主动转向的新型ESP系统

车辆电子稳定系统能有效提高车辆在极限工况下的方向稳定性.针对传统直接横摆力矩控制(DYC)没有考虑轮胎附着力极限的局限,提出一种基于轮胎动力动态估计(TDE)算法的新型车辆电子稳定控制系统(ESP),在此基础上,通过主动前轮转向(AFS)协同控制,最大化利用车轮附着力.采用多元回归统计算法设计TDE控制器,采用基于统计数据的多项式拟合获得车轮附着力边界极限和最优动态滑移率上限值;采用模糊逻辑算法设计AFS控制器,补偿因附着力达到极限引起的横摆力矩不足.仿真结果表明,通过与AFS的协同控制,新型ESP能够在改善车辆的方向稳定性的同时,大幅降低车轮制动控制力,减少对车辆纵向速度的影响.     

减轻独立轮轮对系统轮轨磨耗方法的探讨

采用独立轮轮对可以有效地降低车辆地板高度,目前在轻轨车辆系统中得到了重视与应用,但在通过半径很小的曲线时较大的轮轨磨耗又严重地影响了车轮和钢轨的使用寿命.通过模拟计算,本文提出了减轻独立轮对系统磨耗的几种方法,即适当的最小曲线半径、曲线通过速度、轨道润滑和车辆导向轮结构可以有效地降低独立轮对系统轮轨磨耗程度.     

二级倒立摆基于融合函数的模糊控制

文章针对多变量、非线性、强耦合性的二级倒立摆系统,采用模糊控制理论研究了二级倒立摆的稳定控制问题.考虑到二级倒立摆为多变量系统,为了解决模糊控制器规则组合爆炸问题,利用LQR控制方法设计了融合函数以降低模糊控制器的输入变量维数,降低了控制器的设计难度,并研究了量化因子对控制效果的影响,通过设置阈值使量化因子可自动调节,...     

基于模糊滑模直接横摆力矩的车辆横摆稳定性控制

为了避免车辆发生横向失稳的风险,根据四轮独立驱动电动汽车四轮驱动/制动力矩独立可控的特点,提出了一种具有上层控制器和下层控制器两层结构的模糊滑模直接横摆力矩控制策略。上层控制器采用模糊滑模控制器计算车辆总的需求横摆力矩,并对4个车轮纵向力进行分配。下层控制器将轮胎纵向力转化为对轮胎滑动率的控制,并通过控制4个车轮的力矩使轮胎纵向力得到实现。仿真结果表明,该模糊滑模直接横摆力矩控制策略在不同的附着路面条件下都能保证车辆的横向稳定性,并能削弱传统滑模控制器造成的系统抖振。     

改善后轮独立驱动汽车过弯效率的转矩分配控制

针对分布驱动式电动汽车在转矩分配上较少研究转矩横向分配对驱动车轮滑转率的抑制作用及其对过弯性能的改善这一问题，利用其各轮转矩独立可控的性能优势，提出了一种基于轮胎纵向刚度估计和最佳滑转率识别的转矩定向分配控制方法，以降低驱动轴平均滑转率. 根据轮胎与路面的简化附着特性，理论上分析了转矩定向分配能够降低轴平均滑转率的原因. 采用递归最小二乘法（RLS）设计了轮胎纵向刚度估算器，并基于已估算的轮胎纵向刚度，以及在线识别的车轮的最佳滑转率制定了转矩定向分配控制策略. 仿真试验结果表明，提出的转矩定向分配控制策略可以有效地减小驱动轴的平均滑转率10%以上，而且还能够减小过弯时驾驶员的方向盘转角输入约14%，实现了提高过弯效率和改善转向机动性的双重目的.     

倾转旋翼机切换鲁棒控制器初始化研究

为提升跟踪控制下的线性切换系统瞬态性能,采用控制器初始化方法,通过闭环切换系统输出性能指标的最小化,获得切换控制器最优初始化映射,给出了简化最优初始映射的求解方法. 采用多Lyapunov函数的方法,证明了闭环切换系统的输入状态有界性,给出了初始化切换系统渐近稳定条件. 依据倾转旋翼机纵向运动模型以及所选取的被控对象平衡状态点,采用鲁棒控制器设计方法设计了相应控制器,并对跟踪控制下的切换控制器初始化控制效果进行了仿真验证.      

基于纵向滑移率均衡的车道偏离辅助控制研究

提出了一种无压力闭环的差动制动实现车道偏离辅助的控制方法.根据车辆和驾驶员参考模型确定纠正车道偏离所需的目标横摆角速度.采用滑模算法设计横摆角速度跟踪控制器,确定附加横摆力矩.基于纵向滑移率均衡设计车轮制动压力调节策略,限制车轮最大滑移率,以提高车辆横向稳定性.设计模糊控制器对压力建立过程进行伺服控制.在Carsim/Labview-RT联合仿真平台上对提出的方法进行硬件在环仿真试验,试验结果表明,所提出方法能有效避免车辆偏离车道,鲁棒性强,且车辆横向稳定性好.     

独立车轮转向架车辆曲线通过性能分析

系统地分析了独立车轮转向架车辆的曲线通过性能,着重对独立车轮和传统轮对的磨耗状况进行了比较.研究表明:独立车轮转向架车辆具有良好的曲线通过性能,能以15km/h的速度通过半径为50m的曲线;且与传统轮对相比磨耗水平较低,适合在城市轻轨低地板车中采用.     

轮毂电动机驱动电动汽车自适应巡航系统控制策略

以轮毂电动机驱动电动汽车为研究对象,采用分层控制策略提出自适应巡航系统,结合上层模型预测控制器与下层PID (proportion integral differential)控制器,针对复杂的纵向跟随工况,对轮毂电动机输出的驱动力矩进行精确控制.提出基于前车加速度的可变车头时距策略,利用模型预测控制算法(model predictive control, MPC)求解本车期望加速度的上层控制器,利用PID算法求解整车前后轴驱动力矩,并输入到轮毂电动机的下层控制器,实现前后轮驱动力矩分配,最终实现车辆纵向自适应巡航.建立联合仿真模型,针对匀速前进、紧急制动、城市循环工况等场景,对所提出的自适应巡航分层控制策略进行验证,结果表明：所提出的自适应巡航系统控制策略针对纵向复杂行驶工况的跟驰效果良好,跟驰过程中车间距误差较小,加速度变化与电动机驱动转矩变化可以较好地进行同步与响应.     

汽车巡航控制方法及Simulink仿真

为改善或提高汽车行驶安全性及驾驭汽车的轻松舒适性,提出基于城市工况的汽车定速巡航PID控制办法.设计了PID巡航控制器,采用预定车速与巡航车自身实际车速偏差作为控制器输入参量,将发动机节气门开度作为控制器的输出量.利用MATLAB/Simulink建立了汽车纵向系统动力学模型,将控制器得到的节气门开度输入到汽车纵向控制系统模型,实现了巡航系统闭环反馈控制的仿真.结果表明:该方法能够有效地保证巡航车按设定的城市工况所允许的车速行驶,具有较好的控制效果,建立的汽车纵向系统动力学模型也是有效的.     

基于simulink的汽车防抱死制动系统的仿真研究

在simulink环境下对汽车防抱死制动系统进行数学建模,采用基于车轮加、减速度门限值及参考滑移率的控制策略,控制器以车轮的角加、减速度和滑移率的大小为输入,根据输入值的大小控制器输出相应的信号给制动模型,进而对轮速和滑移率进行调节,使其在理想范围内.对汽车ABS模型进行仿真研究,通过得出的仿真曲线,验证了ABS制动系统拥有良好的制动性和操纵性.     

分布式电驱动无人平台车轮滑移率最优控制

针对车轮纵向滑移率直接影响平台的动力性和操纵稳定性的问题,文中首先分析了滑移率控制问题,并在传统分析模型的基础上建立了考虑各车轮转矩耦合作用与车速观测误差的纵向滑移率动力学模型,以此为基础进行了基于不确定性及外部扰动的最优系统设计、控制器求解,利用动力学仿真软件CarSim针对对开路面对所设计的控制器进行了仿真验证.本文所采用的鲁棒H_∞最优控制器可以较好地保证车轮纵向滑移率在不同工况下稳定在0.2左右,基本达到了控制效果.与未施加控制的情况相比,施加控制后车轮的滑移率得到了显著控制,保证了轮速一致,避免了车轮失速;同时车辆的加速度得到提升,动力性增强.      

带有遗忘因子的滤波器型迭代学习直线伺服系统

针对永磁直线同步电机伺服系统,提出开闭环迭代学习控制器,实现期望直线位置的跟踪控制.分析了永磁直线同步电机的2-D模型及迭代学习直线伺服系统的收敛性.通过减小系统输入误差协方差矩阵迹的方式得到优化的遗忘因子,来修正控制输入的迭代学习律,同时采用零相位FIR数字滤波器对前馈学习控制器中的误差信号进行滤波处理.实验结果表明,带有遗忘因子的滤波器型迭代学习控制器能够保证直线伺服系统在不断的迭代学习中提高性能,有效抑制端部推力波动,系统具有很好的学习收敛速度、动态响应及控制精度.     

直线一级倒立摆的PID控制方法研究

直线一级倒立摆控制系统是控制理论研究的典型实验平台之一,它具有非线性、不确定性和开环不稳定性等特点.首先对直线一级倒立摆系统进行分析,建立其数学模型;其次由系统的传递函数设计出该系统的PID控制器;然后通过MATLAB仿真软件中的M模块建立其该系统的PID控制器模型;最后通过调节合适的PID参数来控制直线一级倒立摆系统的平衡性,并通过其响应曲线来验证所提出的算法和模型的正确性.     

两输入非线性前馈系统的镇定方法

为了便于构造两输入非线性前馈系统的镇定控制器,通过变换构造出与原系统等价的复数域低维单输入非线性前馈系统,再利用已有的单输入系统的控制方法对该等价系统设计一个复数域镇定控制器,采用逆变换得到原系统的两个镇定控制器,提出了将原系统转化为等价系统后再进行设计的镇定方法。用Lyapunov稳定性定理证明了闭环控制系统状态的渐进稳定性。结果表明:等价系统比原系统具有更少的输入和更低的维数,基于等价系统的设计方法降低了系统的分析难度,简化了控制器的设计步骤。     

两输入非线性前馈系统的镇定方法

为了便于构造两输入非线性前馈系统的镇定控制器,通过变换构造出与原系统等价的复数域低维单输入非线性前馈系统,再利用已有的单输入系统的控制方法对该等价系统设计一个复数域镇定控制器,采用逆变换得到原系统的两个镇定控制器,提出了将原系统转化为等价系统后再进行设计的镇定方法。用Lyapunov稳定性定理证明了闭环控制系统状态的渐进稳定性。结果表明:等价系统比原系统具有更少的输入和更低的维数,基于等价系统的设计方法降低了系统的分析难度,简化了控制器的设计步骤。     

基于最小二乘支持向量机的防抱死制动控制方法

以车轮参考滑移率和角加速度作为输入向量,以制动轮缸的制动压力作为输出向量,设计了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的汽车防抱死制动系统(ABS)控制器,利用支持向量对控制器进行训练得到控制器的参数.设计了包括输入层、控制层和输出层的汽车防抱死控制系统,系统以各轮的速度作为输入向量,经过控制层的运算得到各轮的制动压力,然后采用PwM(pulsewidth modulation)方法控制轮缸压力,进而实现防抱死控制.搭建了汽车ABS测控系统,参照国际标准,在不同条件下进行道路试验.试验结果表明,基于LS-SVM的汽车防抱死制动控制方法具有良好的制动平稳性和自适应性,是一种有效的新的ABS控制方法.     

饱和输入下一类多项式系统的数据驱动控制

研究了饱和输入下一类多项式系统的数据驱动控制问题.针对一类受噪声影响的未知多项式系统,设计了一种直接基于数据驱动的饱和控制器实现系统镇定,其中系统噪声具体形式未知但存在二次型上界.首先,在随机输入作用下离线采集系统的输入与输出数据.然后,通过采集到的离线数据以及平方和方法确定系统状态反馈控制器增益,引入的饱和约束机制可以对控制输入进行限幅.最后,通过在van der Pol振荡器系统中的数值仿真和电路实验验证了所提出控制策略的有效性.