《自动控制理论》实践教学的研究与探索

针对《自动控制理论》课程本科教学的现状,围绕"强化工程意识、培养工程能力"的培养目标,提出了改革实验教学、积极开展课外科技创新活动、建立《自动控制理论》课程网站、完善认识实习等几方面具体的、逐层深入的实践教学改革措施。改革实践初步证明,学生的学习兴趣、创新精神和工程实践能力都得到了很大提高。     

不确定切换系统的动态输出反馈鲁棒H∞控制

研究一类由任意有限多个不确定子系统组成的切换系统的动态输出反馈鲁棒H∞控制问题.利用共同Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则.采用消元法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式(LMIs).最后给出一个数值仿真实例证明结论的有效性.研究结果表明:通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足鲁棒H∞性能,而并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足鲁棒H∞性能,甚至也不要求其渐进稳定.     

伴随发动机起动的混合动力汽车切换协调控制

并联式混合动力汽车在伴随发动机起动过程中,由于离合器的动作复杂,在模式切换时极易产生转矩的巨大波动,为此,本文提出了一种动态协调控制方法。通过对切换过程的动力学分析,依据发动机、电机和离合器等所处状态不同,将切换过程分为发动机起动、转速同步和转矩突变3个阶段。综合考虑到各阶段控制目标的不同,分别设计了基于开关控制的发动机起动、基于模型预测控制的转速同步和基于电机补偿发动机转矩突变的动态协调控制策略。利用MATLAB/Simulink软件和搭建的试验平台,对3种动态协调控制方法分别进行了仿真和试验验证。研究结果表明:采用协调控制策略后,整车冲击度降低了68%,有效改善了驾驶舒适性。     

一类不确定切换奇异系统的鲁棒H∞控制

研究一类由任意有限多个不确定子系统组成的切换奇异系统的状态反馈鲁棒H∞控制问题.利用共同Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则.采用消元法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式.最后给出一个数值算例证明结论的有效性.研究结果表明:通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足鲁棒H∞性能,而并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足鲁棒H∞性能,甚至也不要求其渐进稳定.     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制

研究一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制问题.利用共同Lyapunov函数和凸组合技术,给出了由线性矩阵不等式表示的使闭环系统渐近稳定且满足鲁棒H∞性能的充分条件,设计了切换策略;最后给出了一个数值仿真实例表明结论的有效性.该结果对一类不确定线性切换系统的鲁棒H∞控制也成立.     

无迹卡尔曼滤波对锂电池荷电状态估算的研究

由于动力锂电池参数具有受外界干扰影响大、电池模型非线性的特点,现有的荷电状态(SOC)估算方法并不能完全满足精度和实时性的需要。在综合考虑模型的精确性和实际工程计算复杂程度后,提出使用经验公式模型,在模型的基础上采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法对电池SOC进行估算。通过对比动力锂电池放电实验得到的数据,检验算法估算效果。实验结果表明:UKF算法能够准确跟踪动力锂电池放电变化情况,对动力锂电池SOC的估算误差在2%左右,相比于传统算法在精度上有较大的提高。     

并联混合动力汽车模式切换快速终端滑模控制

为了防止并联混合动力汽车模式切换过程中发生扭矩波动,提出了一种基于干扰补偿的切换快速终端滑模控制方法。首先,在对整车动力结构和驱动模式分析的基础上,根据由纯电动模式向混合驱动模式切换过程中3个阶段内干扰量的不同,分别设计了干扰观测器估计各阶段干扰,将得到的估计值作为系统控制输入。其次,利用快速终端滑模控制和电机补偿发动机扭矩误差的方法,对各阶段干扰估计量进行补偿,通过构造Lyapunov函数证明控制系统的稳定性。最后,对所设计方法分别进行仿真和试验。研究结果表明:该方法在保证整车动力性的同时,确保了模式切换的平顺性,试验的整车最大冲击度降低了52.37%,提高了驾驶性能。     

HEV再生制动时电池快速充电模糊控制策略

为了提高混合动力汽车(HEV)再生制动时蓄电池的充电效率,保证蓄电池的使用安全,在分析蓄电池充电过程热交换模型的基础上,建立了电池开路电压-内阻模型与充电效率间的数学关系.然后,基于马斯定律,设计了适用于HEV再生制动时电池快速充电模糊控制算法.在Mat1ab环境下搭建了闭环控制系统仿真模型,通过建模与仿真计算出HEV在不同控制策略下的电能回收率.结果表明在相同制动情况下,设计的快速充电模糊控制策略与限流充电控制策略相比,电能回收率增加了8.41％.     

桑塔纳2000GLS轿车的电动化改装及性能分析

对桑塔纳2000GLS轿车进行了电动化改装，提出了改装电动汽车SP-EV2000的整车布置方案，并对改装汽车进行了性能试验。试验表明改装汽车的整车整备质量、轴荷分配和动力性指标均满足设计要求。这说明电动机、电池的选择和改装车整体结构布置合理，改装方案是可行的。     

基于GA的BP网络在苹果缺陷识别中的应用

提出了一种基于遗传算法的BP神经网络苹果缺陷识别方法。设计一个3层BP神经网络分级器,用苹果缺陷特征参数训练BP神经网络,运用遗传算法进行BP神经网络权矢量和神经元阈值的学习,提高BP神经网络的学习速度,也提高了苹果缺陷识别的准确率。实验证明,该方法识别率可达89％以上。