四轮独立转向无人车辆斜向行驶轨迹跟踪控制方法

针对四轮独立转向电动汽车转向系统成本高、但功能开发程度低的问题,提出一种车辆斜向行驶控制策略,优化四轮独立转向电动汽车换道过程中的行驶稳定性. 基于四轮独立转向电动汽车横向、纵向二自由度车辆模型,提出一种横纵向耦合轨迹跟踪控制方法,该方法基于线性时变模型采用模型预测控制（MPC）算法,对横向偏差、航向角偏差及纵向速度偏差进行闭环控制. 设计车辆稳定性控制器,包括横摆力矩控制器和转矩分配控制器,同时提高车辆轨迹跟踪精度和行驶稳定性. 最后搭建Simulink/Carsim/Prescan联合仿真平台,对四轮独立转向电动汽车双移线工况进行模拟换道仿真,仿真结果证明了斜向变道的可行性和横纵向耦合轨迹跟踪控制方法的有效性.      

基于模糊路面识别的4WID电动车驱动防滑控制

针对四轮独立驱动(4WID)电动车的驱动防滑(ASR)问题,研究了基于模糊识别路面的控制方法.为了快速、准确识别低附着路面,提出了通过模糊规则将小滑转率、小附着区域的路面利用附着系数和滑转率估高的方法.利用4WID电动车四轮驱动力矩独立可控、转速和转矩易于获得的特点,实时估算路面利用附着系数和最优滑转率,控制各轮驱动力矩实现驱动防滑.仿真实验表明:基于模糊识别路面的4WID电动车ASR能够快速准确识别低附着路面,抑制驱动轮滑转,提高了车辆行驶稳定性和动力性.     

动量轮固定时间终端滑模控制

为提高动量轮输出转速的精度, 针对动量轮系统存在的内部干扰力矩、 模型参数不确定性以及控制输入 波动的问题, 提出一种新的基于固定时间终端滑模控制的动量轮转速控制方法。 通过相平面分析和 Lyapunov 稳定性方法, 证明了所构造的非奇异终端滑模面能确保含上述不确定因素的闭环系统收敛, 并且收敛时间与系 统初始状态无关。 对动量轮转速控制器进行了数学仿真, 验证了算法的可行性与性能。     

基于IP控制和扩展卡尔曼滤波的PMSM转速控制

为实现永磁同步电机(PMSM)的无速度传感器转速控制,提出一种基于积分比例(IP)转速控制和扩展卡尔曼滤波(EKF)转速估计的PMSM调速控制策略.以αβ坐标系下定子电压和电流为观测量,采用EKF算法对电机转速和转子位置进行实时预测和最优估计.估计转速作为反馈项与给定转速比较,所得误差值作为IP控制器的输入,对q轴电流分量进行控制,实现PMSM无传感器速度控制.针对不同电机转速和多种负载状态进行大量仿真研究,实验结果表明,该转速控制策略抗负载扰动能力强、超调量小.     

四轮毂驱动电动汽车电子差速控制的研究

本文针对四轮独立驱动轮毂电动车的差速控制展开研究,首先对电子差速方法进行分析,然后提出基于四轮毂电机的电子差速控制方案,并基于HTU控制平台对整车的控制技术进行研究实验,实验结果表明所采用的控制模型满足实验样车在中低速行驶下的行驶要求。因此该实验平台及研究成果为以后对四轮独立驱动的电动车的深入研究奠定了良好基础。     

液压型风力发电机组转矩波动抑制研究

以液压型风力发电机组为研究对象,针对机组高质量电能问题展开研究.建立了机组液压传动系统数学模型,推导了液压系统输出转矩对变量马达摆角的传递函数.以数学模型为基础,提出了机组转矩波动抑制方法,通过系统压力反馈、风力机转速反馈和机组输出转矩反馈对变量马达摆角进行修正补偿,并对其控制律进行推导分析.以30kV·A液压型风力发电机组模拟实验台为基础,针对所提出的转矩波动抑制方法进行仿真和实验研究.仿真和实验结果表明:液压型风力发电机组转矩波动抑制方法具有良好的控制效果,基本实现了对机组输出转矩的柔性控制,为液压型风力发电机组输出高质量电能提供了一定的理论和实验基础.     

基于模糊自适应PID的无人驾驶车辆路径跟踪控制

在无人驾驶车辆路径跟踪控制过程中,针对控制对象发生变化时传统PID控制器难以对其控制参数进行实时调整的问题,提出一种以预瞄理论为基础的模糊自适应PID控制方法.以前轮转角作为控制系统的输入,设计基于横向偏差和航向偏差的模糊自适应PID路径跟踪控制器.分析量化因子和比例因子的选取原则,利用模糊理论对PID参数进行自适应调整;基于Carsim与Simulink对所提算法进行联合仿真实验.仿真结果表明:模糊自适应PID较传统PID改善了控制器的动态性能且具有较好的自适应能力.     

分布式全线控电动汽车的底盘集成控制

针对分布式全线控电动汽车四轮独立驱动/独立制动/独立转向的结构特点,提出一种基于分层架构的底盘集成控制策略.该策略包括参考目标设定、集成控制层以及控制分配层3个主要部分.参考目标设定主要实现驾驶员操作信息与车辆控制目标的转换,从车辆水平方向上可以划分成纵向加减速特性和侧向操纵稳定性;集成控制层利用具有反馈校正特征的模型预测控制方法实现对整车控制力和力矩的多目标优化;控制分配层以各车轮轮胎负荷率最低为优化目标,实现对各车轮驱动力矩和车轮转角的分配.从仿真分析和实车低速工况验证的结果来看,所提出的底盘集成控制策略能够使车辆在实际行驶时较好地跟踪参考目标,并通过控制各轮胎负荷率近似相等来提高车辆的稳定性.     

基于权系数法的功率和载荷协同控制策略

针对大型风机在高风速区由风剪切效应引起的输出功率波动和叶轮不平衡载荷,从功率和载荷两个维度出发,以NREL公司的5MW陆基风机为对象,提出一种基于权系数法的功率和载荷双目标协同的独立变桨控制策略。首先,以遗传算法优化的PID作为主控制器,通过风轮转速反馈得到统一变桨距角;其次,根据方位角反馈得到各桨叶的动态权系数,以此调整各桨叶的桨距角;最后,将叶根挥舞力矩反馈给模糊PID控制器得到载荷影响下的桨距角微调量,并对桨距角进行修正。通过FAST和Matlab/Simulink平台联合仿真,将所提控制策略与统一变桨距控制和独立变桨PI控制对比分析。结果表明,所提控制策略能有效地将输出功率稳定在额定功率附近,并且对于降低风轮不平衡载荷具有显著效果。     

基于永磁同步风力发电系统的自抗扰控制

以额定风速以下风能的最大捕获为目标,针对基于永磁同步风力发电系统反馈线性化模型设计了一种自抗扰控制器。所设计的自抗扰转速控制器包括扩张状态观测器和非线性状态反馈控制律,前者将扰动作为扩展状态,后者将估计转速与给定转速之差通过非线性函数变换推导出控制律,并在Matlab/Simulink下搭建仿真模型。仿真结果表明,风速在额定风速以下时,自抗扰控制方法能有效实现风力发电机组的最大风能捕获。     

四轮毂电机独立驱动车辆转向电子差速控制

对四轮毂电机独立驱动车辆全轮转向电子差速控制策略进行研究.通过对转向运动学进行分析,建立了3自由度转向动力学模型,构建了四轮毂电机独立驱动车辆电子差速控制系统,提出了神经网络PID(NNPID)电子差速转速转矩综合控制策略,计算四轮目标转速,采用4个神经网络PID控制器,协调分配四轮毂电机的转矩,实现电子差速控制的转向.对于不同给定转向角和车速的仿真结果表明,该策略可以提高车辆低速转向的操控性和平稳性.     

基于微分几何方法的双馈发电机解耦控制

为了最大限度地捕获风能,使风力发电系统按照最佳效率运行,提高发电质量,提出基于微分几何控制理论的双馈发电机非线性多输入多输出状态反馈解耦控制方案,通过非线性坐标变换和非线性状态反馈,使双馈发电机的磁链和转速两个的子系统实现动态完全解耦.理论推导和仿真实验表明,基于微分几何控制理论的解耦控制方案优于传统矢量控制方案.     

后轮毂电机独立驱动电动车的驱动控制研究

针对后轮毂电机独立驱动的电动车,研究其驱动控制系统.分别分析了直线行驶和转向行驶时的运动状态,根据经典Ackermann-Jeantand转向模型建立转向运动学方程并构建驱动控制系统,遵循转向降速的原则,以两前轮转速差为参考控制两后轮转速差,快速并准确判断汽车的行驶状况,采用PID算法,输出PWM调节后驱动轮转速.Matlab/Simulink仿真表明,该驱动控制系统能保证电动车直线行驶平稳和转向差速可靠.     

不确定系统的弹性保性能控制器设计

为了解决鲁棒控制器中的脆性问题,在范数有界不确定性系统的状态反馈鲁棒保性能控制的基础上,基于线性矩阵不等式(LMI)的方法,提出了不确定系统的状态反馈弹性保性能控制器的设计方法。主要针对状态矩阵和控制输入矩阵同时存在范数有界不确定性,以及控制器增益存在加法式摄动的情形,以严格线性矩阵不等式约束条件给出了状态反馈弹性保性能控制器存在的充分必要条件。并给出了控制器以及相应的性能指标上界的显示表达式。最后,通过对发动机转速的实例仿真证明了该方法的可行性。     

基于继电反馈及模型参数的串级控制器设计

针对带有纯滞后的串级控制系统的缺点,提出了一种基于模型参数的继电反馈自整定方法.根据阻尼特性将被控对象分为两组,通过继电反馈实验得到PID参数整定的临界周期和临界增益,通过仿真实验对提出的方法进行了验证.仿真结果表明,在串级控制中基于模型的继电反馈方法比Z-N法具有较好的控制效果.     

基于模糊PID的麦克纳姆轮移动平台的控制算法

为提高麦克纳姆轮移动平台移动的可靠性和准确性,在分析了麦克纳姆轮全向移动的原理和运动模型的基础上,发现麦克纳姆轮移动平台中如果四个轮子的转速控制不理想或某个轮子打滑,造成了移动平台的移动不稳定。采用模糊PID控制算法,实现了对麦克纳姆轮的4个轮子的转速精确控制,解决了麦克纳姆移动平台运动的不稳定性和运动方向偏离。通过MATLAB仿真实验和测试实验表明,模糊PID算法对麦克纳姆移动平台的控制具有很好的鲁棒性。     

线控转向四轮独立驱动电动车的AFS/DYC集成控制

针对线控转向四轮独立驱动电动车的主动前轮转向(AFS)与直接横摆力矩控制(DYC)的集成控制问题,提出了一种基于模型预测控制的、采用分层集成控制结构的集成控制算法,设计了模型预测控制器,研究了基于二次规划的驱动力分配方法,并通过仿真实验对算法进行验证.结果表明:基于模型预测控制理论的集成控制算法能够使车辆有效地跟踪期望运动轨迹,提高车辆稳定性和主动安全性.     

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.     

四轮独立驱动电动汽车仿真平台开发*

设计了轮边电机驱动和线控转向系统的结构,建立了电动汽车的线控转向系统和轮边电机的数学模型。采用Carsim与MATLAB/Simulink软件进行联合仿真,建立了基于线控转向的四轮轮边电机独立驱动的电动汽车整车动力学仿真研究的平台;通过选择典型的New York和开环控制的稳态圆周转向试验工况仿真工况,对所搭建的电动汽车的驱动和转向特性进行了仿真验证。仿真试验结果表明:所搭建的电动汽车动力学仿真平台在两种典型工况下均能较为合理地反映出四轮独立驱动的电动汽车的轮边电机输出转矩和转向系统响应特性,为开展四轮轮边电机独立驱动的电动汽车动力学控制研究奠定了良好的基础。     

一种高性能单相正弦逆变电源的多环控制策略

针对单相正弦逆变电源提出一种多环反馈模式的控制方案.外环采用两个PI控制器对幅值和相位独立控制以确保逆变电源输出电压的稳态精度;内环采用输出电压反馈以保证电源输出的快速响应能力和减少波形的畸变.针对逆变电源输出正弦电压相位检测问题提出了一种新颖的算法,使高精度逆变控制易于实现.仿真实验表明,以所提方案构建的控制系统具有良好的动态和静态特性,在任意负载条件下,输出电压波形均能保持良好的正弦度.