基于功耗最优的半履带气垫车模糊PID控制仿真

在分析半履带气垫车行驶阻力的基础上,分别对其垫升功率和驱动功率进行了研究,建立了总功率消耗最小化的理论模型,以检验车辆参数和载荷分配对总功率消耗的影响.提出了自适应模糊PID控制方案,以保证气垫车能够稳定地运行并实现总功率损耗最小.采用MATLAB/Simulink软件对所设计的控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明,对于给定的车辆参数和土壤条件,采用自适应模糊PID控制器能够使半履带气垫车稳定行驶在最佳工作状态.该研究结果为半履带气垫车控制系统的设计提供了理论指导.     

气垫车并行双环控制系统设计

针对车速和载荷分配比分别作为气垫车驱动系统和垫升系统的独立控制变量具有不同的控制要求和目标值更新频率但均可对能耗产生影响的特点,设计了以模糊PID控制器为核心的并行双环控制系统.其中：车速控制跟踪瞬态目标值,目标值更新频率较高,因而设计更加注重动态性能;载荷分配比控制跟踪稳态目标值,目标值更新频率较低,因而设计更加注重静态性能.从减小能耗的角度出发,在载荷分配比控制中考虑了滑转率（车速相关量）的影响,反映出参数协调控制的思想.仿真试验结果表明：在所设计控制系统的作用下,气垫车能够顺利抵达目的地并实现软着陆;车速控制表现出良好的动态性能,有利于提高车辆的安全性;载荷分配比控制表现出良好的静态性能,有利于降低车辆能耗.
     

半履带气垫车滑转率控制仿真

在分析半履带气垫车所受土壤力的基础上,建立了牵引效率和总功耗的理论模型,讨论了滑转率同牵引效率和总功耗的关系.在起步加速和匀速直线行驶情况下,分别以牵引效率最大和总功耗最小为控制目标,设计了带模糊PID控制器的滑转率控制系统,通过调节履带驱动轮的输入转矩保证控制目标的实现.采用MATLAB/Simulink软件对所设计的控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明,对于给定的车辆参数和土壤条件,采用带模糊PID控制器的滑转率控制系统能够使半履带气垫车稳定行驶在最佳工作状态.该研究结果为半履带气垫车控制系统的设计提供了理论指导.     

气垫车辆土壤参数估值算法

针对气垫车辆具有附加的垂向力控制自由度的特点,提出了基于g函数和扩展卡尔曼滤波器（EKF）联合算法的土壤参数估值方案.g函数通过解耦土壤参数解决了多解问题,EKF通过减小测量不确定度提高了估值准确性.通过不同噪声水平下算法准确性和大噪声重复实验下算法稳定性的实验表明：g-EKF联合算法在各种噪声水平下具有应用鲁棒性,特别是在大噪声工况下,其估值准确性、精确性和稳定性具有明显优势.