反步鲁棒镇定及其在舵减横摇中的应用

运用反步法的思想,结合自适应方法和鲁棒控制方法,为一类具有未知或不确定参数以及能量有限扰动的非线性系统设计了易于实现的标量控制;讨论了渔政船1500HP在小风浪作用下产生的弱混沌横摇运动,并将标量舵力矩控制律运用于舵减横摇鲁棒控制.仿真验证结果表明：加入舵减摇控制后,船舶抑制海浪扰动的能力较强,控制收敛的速度较快,并且不存在超调,船舶抑制横摇的过程比较平稳,有利于减摇过程中船上人员和设备的安全.此外,控制器的设计过程基于非线性时域模型,可以应用在其他类型船舶的舵减摇设计中.     

多模式驱动的机器人关节控制器设计及实验

建立了基于直流电机的系统模型,提出了基于PID的闭环反馈控制策略和基于时间或电流的切换控制方法.然后,借助Matlab/Simulink软件分别进行了位置控制、力矩控制及二者切换的仿真,并进行了关节驱动控制系统的软硬件设计.最后,通过实验对所提方法进行了验证与分析.仿真和实验结果表明:所设计的关节控制器,能够实现位置控制、力矩控制功能.在位置控制模式下,影响其响应速度的因素主要是驱动系统硬件.在力矩控制模式下,影响其响应速度的因素主要是PID参数,且当PID参数Kp,Ki,Kd分别为0.2,0.325,3.0时,系统具有较好的响应特性.位置控制与力矩控制2种模式间可基于时间和电流进行稳定的切换.该关节控制器能够应用于机器人关节驱动系统,实现关节的驱动与灵活的控制.     

水翼双体船升沉/纵摇鲁棒控制与视景仿真研究

针对高航速下水翼双体船升沉、纵摇运动问题,提出水翼上附加可控式襟翼结构,建立了水翼双体船运动控制系统数学模型,采用鲁棒H_2/H_∞控制的方法来控制前后襟翼角转动,使其提供相应的扶正力和力矩,减小船体升沉、纵摇运动;同时结合MultiGen Creator、Vega和VC++6.0软件开发平台,设计实现了水翼双体船升沉/纵摇运动控制视景仿真系统,给出了在VC++中构建的运动控制数学模型算法模块,以及串口通信技术来实现实时的物理通信。仿真结果表明,所提控制方法可有效减小水翼双体船的升沉、纵摇运动,提高了水翼双体船的适航性,同时搭建的视景仿真系统更形象直观地展现了运动控制过程,具有交互性高、实时性好的优点。     

双框架控制力矩陀螺伪逆控制律设计及仿真

提出了一种用于双框架控制力矩陀螺的梯度型伪逆控制律,介绍了控制律的原理与计算方法.该控制律利用系统雅可比阵的伪逆来求解框架运动,并沿奇异测度函数的梯度方向引入零运动,进行奇异回避.针对常用的三正交构型,进行了仿真.仿真过程中,框架运动平滑、系统未进入奇异、输出力矩正确.仿真结果表明,梯度型奇异回避伪逆控制律具有物理意义明显、计算简单、奇异回避效果好等优点,能够在航天器中得到实际实用.     

阵风与波浪作用下船舶横摇运动的随机模型及其稳定性分析

文[1]、[2]提出波浪和阵风作用下的船舶横摇运动的随机模型,他们都把波浪施加给船舶的横摇力矩幅值视为常量.但因阵风影响,横摇力矩幅值实际上是随机变量.本文在横摇力矩幅值服从瑞利分布的条件下,研究了横摇力矩及阵风荷载对横摇运动的影响.     

轮胎滑移能量在电动汽车控制中的应用研究

针对四轮驱动电动汽车力矩分配问题,提出了一种考虑轮胎滑移能量的四轮驱动电动汽车控制结构与力矩分配方法.该方法将高级底盘控制HCC结构与最优控制相结合,在HCC结构的基础上,将车辆侧向力的控制从HCC结构中分离,通过最优控制车辆主动前轮转向和直接横摆力矩来实现车辆的稳定行驶.提出了一种适用于HCC结构的增量型最小化滑移能量力矩分配方法,并基于UniTire滑移能量模型进行了相关的动力学仿真.结果表明在不控制前轮转向和横摆力矩的情况下车辆是失稳的,而采用文中所提结构结合最小化轮胎负荷率或最小化轮胎滑移能量是可以保证车辆侧向稳定的.      

舰载机无杆式牵引车横摆稳定性控制

对舰载机无杆式牵引车的横摆稳定性控制进行深入的研究分析.考虑舰船横摇、纵摇和垂荡的耦合运动影响,建立轮毂电机驱动的舰载机无杆式牵引车时变非线性动力学模型.分别基于滑模变结构和自适应模糊比例积分微分(PID)控制理论获得横摆稳定性控制所需的补偿力矩,从而实现对理想参考模型的横摆角速度值的跟随.应用MATLAB/Simulink平台对两种控制方法进行仿真对比验证.仿真结果显示,所建立的动力学模型能够很好地反映舰载机牵引车的横摆运动特性.基于准滑动模态的滑模控制方法能够很好地控制牵引车的横摆角速度对理想模型的跟随,实现了对牵引车的稳定控制.在5级及以下海况的干扰下,能够保证系统响应迅速、稳健性高,有效地提高了舰载机无杆式牵引车的行驶稳定性.     

助力补偿的商用车动态转向系统恒力矩控制

针对商用车转向时转向盘力矩随转向盘转角及转向盘转速不断变化所造成的驾驶员疲劳问题,在应用动态转向系统的基础上提出转向盘力矩恒定控制方法。由转向盘转角和转速信息结合模糊算法计算助力电机补偿助力矩,并将该补偿助力矩与主助力矩相加共同控制助力电机产生助力。基于AMESim、Sinmlink与TruckSim进行联合仿真研究,以所建仿真模型为基础,通过仿真实验分析,结果表明所设计的动态转向系统控制方法实现了手力矩的恒定控制,改善了驾驶员转向时的手感,有助于减轻驾驶疲劳。     

基于助力补偿的商用车动态转向系统恒力矩控制

针对商用车转向时转向盘力矩随转向盘转角及转向盘转速不断变化所造成的驾驶员疲劳问题,在应用动态转向系统的基础上提出转向盘力矩恒定控制方法。由转向盘转角和转速信息结合模糊算法计算助力电机补偿助力矩,并将该补偿助力矩与主助力矩相加共同控制助力电机产生助力。基于AMESim、Simulink与TruckSim进行联合仿真研究,以所建仿真模型为基础,通过仿真实验分析,结果表明所设计的动态转向系统控制方法实现了手力矩的恒定控制,改善了驾驶员转向时的手感,有助于减轻驾驶疲劳。     

四轮轮毂电机电动车横摆力矩参数自调整模糊控制

针对四轮轮毂电机电动车横摆力矩控制问题,进行横摆力矩参数自调整模糊控制研究,确定整车横摆力矩分层控制结构.基于参数自调整模糊控制理论设计附加横摆力矩决策控制器.利用四轮驱动力矩独立可控的优势,采用规则分配方法进行四轮驱动力分配,并通过CarSim与Matlab/Simulink联合仿真实验,选取连续正弦方向盘转角输入工况对控制方法进行验证.结果表明:四轮轮毂电机横摆力矩参数自调整模糊控制方法能够有效提高车辆行驶稳定性.     

个体机器人局部路径规划的人工力矩方法

针对个体机器人的局部路径规划问题,定义了最优路径代表点、危墙代表点等概念,以优化路径和避障.设计了吸引矩、排斥矩两种人工力矩函数,其中吸引矩常使机器人的基本运动方向线(PMDline)指向最优路径代表点而排斥矩则总使机器人的PMDline背向相应的危墙代表点.基于两种人工力矩,设计了机器人运动控制器.在机器人通向目标的路径被障碍阻断时,该控制器总使机器人沿其PMDline以最大步幅运动,所以无论环境多复杂,机器人也不会停止运动,即不会被陷住.还给出了最优路径代表点的求解算法、局部路径规划的一般步骤及一个仿真.仿真结果表明,给出的方法是可行且有效的.     

车辆制动稳定性的模糊协调控制

降低车辆的横摆力矩对改善车辆制动稳定性具有重要意义。在分析车辆制动时轮胎与路面接触力学特性的基础上,推导出横摆力矩与前轴两侧车轮的加减速度差、制动轮缸压力差之间的相互关系,提出了一种基于车轮加减速度差来对制动轮缸压力进行模糊协调调节,从而提高制动稳定性的控制方法。参照国家标准,在不同条件下进行道路试验。道路测试表明,相对于各个车轮独立控制,模糊协调控制降低了车辆横摆力矩,改善了车辆的制动稳定性,是一种新的有效的控制方法。     

扭摆法测转动惯量实验系统的智能化改进

介绍了一种用PC机完成测量周期、计算转动惯量数值的新方法。从硬件和软件方面详细说明了如何用一台微机实现对整个实验系统中所有时间量的测量和对实验数据的处理。对改进后实验系统所测得的结果与传统方法的测量结果进行了比较,可以看出此方法接口电路简单,时间测量准确,计算速度快,实验结果误差小,而且易于推广。     

一种基于IFFT的小波矩的快速算法

该文提出了一种基于快速傅立叶逆变换 (IFFT)的小波矩的快速算法。小波矩除本身具有矩特征的旋转、平移、缩放不变性外 ,还具有对图像细节特征的描述。该文在小波矩和快速傅立叶逆变换方法的基础上提出了一种基于IFFT的小波矩的快速算法。实验结果证明 ,这种方法大大简化了小波矩的计算     

悬臂梁端部受质量块撞击的弹塑性动力响应数值解

针对Parkes梁问题,基于LS-DYNA的Lagrange六面体常应力积分单元的数值模拟结果,利用连续介质力学基本原理建立了获得截面弯矩、剪力等特征量的方法,研究了截面弯矩分布发展规律并讨论了撞击过程、黏塑性对悬臂梁瞬态动力响应结果的影响,计算结果与Parkes理论解和Reid等的数值解定性一致. 结果表明,在弹塑性弯曲波作用早期,由于高速撞击产生的动力响应明显强于施加单元初速度的响应,后者的做法对于结构抗动载设计而言更为危险.     

大长细比动能弹体弹塑性动力响应数值模拟

针对侵彻体结构动态响应问题,利用有限元程序得到Lagrange六面体常应力积分单元应力张量σij值,建立了获得侵彻体截面轴力、剪力、弯矩等广义载荷的方法.求解并分析了垂直侵彻和斜侵彻实验的大长细比弹体弹塑性动力响应.结果表明,基于最大惯性载荷的垂直侵彻弹体截面载荷分析对弹体强度设计是安全的,斜侵彻时轴向载荷与侧向载荷的交互作用可采用线性交互作用屈服面求解.     

不变矩构造方法的研究

在7个经典不变矩基础上，总结出基不变矩的一般构造规律，提出了一种新的推导不变矩的重要方法——三角函数分解法，导出了多个新的不变矩表达式，提出了不变矩空间的概念，讨论了不变矩在图像反转变换下的特性．利用扩充后的基不变矩特征序列就可以更准确地对图像进行分类和识别．     

控制截面的极限分析法速算最大剪力与弯矩

剪力和弯矩是梁弯曲时横截面上存在的两种基本内力。基于这两种内力之间的微分关系,用控制截面法计算其最大剪力与弯矩。不仅解题速度快而且正确率也高,能真正达到事半功倍的效果。老师在引导学生用这种方法分析题目时,当学生有了一定的感悟和表达,不要急于将剩下的一切和盘托出,而要趁热打铁,不断连续追问,充分调动每位学生的积极性,以最大限度挖掘学生的潜能,这种互动启发式的教学方法正是当今中国高等教育改革应当大力推荐的教学方法。     

部分充填砼钢箱连续组合梁抗裂性能分析

针对部分充填砼钢箱连续组合梁裂缝控制问题,开展超高性能混凝土(UHPC)翼板-部分充填砼钢箱连续组合梁抗裂性能研究,探讨该组合梁裂缝控制的新途径.通过3根部分充填砼钢箱连续组合梁试验,得到挠度、滑移和裂缝的开展特征.基于ABAQUS软件建立部分充填砼钢箱连续组合梁有限元分析模型,分析UHPC翼板部分充填砼钢箱连续组合梁关键参数对受力性能的影响.结果表明:负弯矩区采用UHPC翼板能显著提高组合梁抗裂性能;当负弯矩区UHPC翼板长为0.3倍跨径、厚度为1/3翼板总厚时,能满足裂缝控制要求且经济合理;与普通混凝土相比,高应变强化UHPC初裂荷载提升2.3倍,可视开裂荷载提升7.6倍.