基于位置和力反馈控制的电动静液式主动悬架的仿真

 通过建立2自由度1/4车辆主动悬架模型和电动静液作动器模型,综合机器人柔顺性控制中阻抗控制的优点,分析其在液压式主动悬架的适用性,将位置反馈和力反馈控制应用于液压式主动悬架系统。设计了采用模糊控制的位置反馈控制器和力反馈线性控制器,并以阻抗控制跟踪车轮动载荷得到簧载质量位移修正量。利用Matlab/Simulink搭建B级路面和0.1 m凸起路面激励下的悬架系统模型。仿真结果表明,相对于被动悬架,其车身垂直加速度、悬架动挠度及车轮动载荷的均方根值均有所下降,该控制策略能较好地提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。     

轿车主动空气悬架系统3种方案仿真分析

为满足轿车高的舒适性、操纵稳定性和安全性要求,提出在被动空气悬架的基础上设计一个辅助装置,使其成为主动空气悬架系统. 该装置采用液压与气动相结合的结构,具有调节和抑制车辆俯仰及侧倾运动的作用. 对轿车空气悬架系统建立了3种概念模型,并在相同的输入参数下,通过仿真模型对比计算3种调节方案的主动控制效果. 仿真结果表明,采用液气混合式调节方案的主动空气悬架系统,具有运动速度快、位移精度高等优点,可优先在汽车上使用.     

基于遗传算法的主动油气悬架分层控制

根据主动油气悬架系统执行机构的动态特性,采用分层控制策略设计了有限带宽主动油气悬架系统上、下层控制器.基于遗传算法(GA)对模糊PID上层控制器的参数进行了优化设计,通过在线评价车辆动力学指标,决定是否启动GA在初期最优可行域附近优化当前上层控制器参数,以保证车辆在行驶路况或自身参数变化等情况下仍获得较好的控制效果.将搭建的主动油气悬架系统控制模块施加于整车多体系统动力学模型进行联合仿真计算,结果表明,所设计的主动油气悬架系统可显著改善车辆行驶平顺性,并且具有较强的鲁棒性和自适应能力.     

混合域车联网络下货运车队主动悬架控制研究

以卡车主动悬架为研究对象,利用车队运输的重复性特征,将车联网络引入到主动悬架控制中。首先,以局域-广域两种信息交互手段为基础,提出一种货运车队两两编组结对作业的新方案,在此基础上建立了通讯协议格式。其次,针对结对卡车建立半车主动悬架模型,前车采用传统的PID控制算法,经云端存储、运算、筛选后,传给与之结对的后车,后车则采用模糊PID算法进行主动悬架控制。仿真分析结果表明,基于车联网络下的模糊PID控制算法,具有更优的性能,悬架动行程略有降低的前提下,车身加速度和轮胎动位移分别提高46.33%和33.8%。最后,计算整个车队的组间信息交互效率,证明这种以车队整体来进行悬架性能寻优的新方法,迭代效率更高、工程实用性更好。      

模糊反馈增量式比例积分微分油气悬架控制

为了提升工程车辆的行驶平稳性,以工程车辆油气悬架为研究对象,以车身加速度为主要优化目标,设计了基于模糊反馈的增量式PID油气悬架控制系统。对被动悬架,增量式PID和模糊反馈增量式PID控制器进行仿真,对车身垂向加速度,车轮动载荷,悬架动挠度和控制力四个指标进行分析。选取C级路面和车辆行驶速度作为油气悬架系统输入激励,在降低车身垂直加速度的前提下,着重解决增量式PID控制器存在的问题。仿真结果表明,与传统被动悬架系统相比,基于模糊反馈的增量式PID控制油气悬架系统的车身垂向加速度的均方根值降低52%、悬架动挠度降低24%、车轮动载荷降低了44%。与增量式PID相比,悬架动挠度降低了69%,且基于模糊反馈的增量式PID控制器相比较于传统增量式PID控制器其输出控制力降低了86%。因此可以证明,基于模糊反馈的增量式PID控制器,不仅可以提升油气悬架系统综合动态性能,对改善车辆行驶的平顺性和操作稳定性,具有较好的应用前景,且其在经济性和环保性方面同样更具优势。     

汽车磁流变半主动悬架模糊控制技术

在对磁流变减振器的特性进行理论分析的基础上,建立了1/4车辆的磁流变半主动悬架模型,设计了双输入单输出的自适应模糊控制器,并进行了仿真研究.仿真结果表明,相对于被动悬架和简单模糊控制器,自适应模糊控制器能够更好地抑制车身的垂直振动,提高乘坐的舒适性.     

铁道车辆弹性车体垂向运行平稳性最优控制

采用基于轨道不平顺谱的最优控制及包括轮轴间时延的预瞄控制算法,设计了整车的主动悬挂控制规律,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析.结果表明,基于轨道谱的预瞄控制算法在控制输出力及抑制车体的振动效果方面要略优于单纯基于轨道谱的最优控制算法;基于轨道谱的最优控制可以改善轨道至弹性车体中部的加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制车体的整体弹性振动;最优控制算法对车体系统的低频振动及车体弹性一阶垂向弯曲振动控制作用明显,而对车体高频振动基本无抑制作用,据此可以帮助选择助动器的响应频率范围.     

带制动装置气缸的PWM位置控制系统

目的 分析传统气动位置控制系统存在的问题,提出一种新的位置控制系统。方法 采用新的执行机构－内藏制动装置和位移传感器的新型气缸。系统的位置控制采用ＰＷＭ方法和模糊控制算法实现,当气缸达到目标位置后,利用制动装置来实现气缸的位置保持。     

采用模糊理论的七自由度汽车主动悬架控制系统

建立了七自由度的汽车主动悬架数学模型，并就该模型的模糊控制方法进行了研究．以模拟路面的正弦信号作为输入，以汽车车身的垂直加速度、俯仰角和侧倾角，以及悬架的变形作为输出．模糊控制规则采用调整因子，以使设计的模糊控制系统具有更好的灵敏性和鲁棒性．用Matlab语言及其Simulink工具箱仿真，结果表明，设计的主动悬架与被动悬架比较，其舒适性和操纵稳定性得到改善，且模糊控制器具有良好的鲁棒性．     

Simulation and Experimental Study of Dynamic Characteristics of a Pneumatic Actuator in Air Splicer

Splicing process parameters determined by dynamic characteristic of pneumatic actuator in air splicer have a significant influence on the performance of spliced yarn. Both gas thermodynamic and pneumatic actuator dynamic models, which were solved by the Runge-Kutta algorithm, were established to analyze the relationship among structural parameters of a pneumatic actuator and splicing process parameters such as splicing duration and gas consumption. Additionally,a visualization test bench to observe the dynamics of the pneumatic actuator and a mass flow measurement system to track splicing duration and gas consumption were designed. Comparisons between experimental data and simulation results show that the mathematical model accurately accounts for the dynamic characteristics of the pneumatic actuator,and consequently predicts splicing process parameters, which provides a theoretical foundation for the design optimization of air splicer.     

可控滚转舵系统滚转控制研究

为解决电动舵机在旋转导弹上的应用,通过分析对滚转导弹的控制,电动舵机系统相对于气动舵机系统的优势及其应用限制因素,提出一类可应用于滚转导弹控制的可控滚转舵执行机构.分析了系统的工作原理,应用动力学和运动学方法,建立了基于此滚转机构的导弹的滚转控制系统的数学模型,模型中引入了弹体的滚转角速度,舵体滚转角反馈外回路和舵体滚转角速度反馈内回路.数学模型的建立为后续滚转控制器及控制系统的设计奠定了理论基础.     

基于模糊PID控制的1/2车辆主动悬架系统研究

建立了1/2车辆主动悬架系统动力学模型和路面输入模型,将PID控制和模糊控制并联,设计了主动悬架系统模糊PID控制器。在MATLAB/Simulink中的仿真结果表明,模糊PID控制的主动悬架在车身加速度、俯仰角加速度、悬架动行程及轮胎动位移等方面明显优于被动悬架以及单纯的模糊控制和PID控制,较好的改善了车辆的行驶平顺性及乘坐舒适性。     

基于时滞补偿的气动系统位置控制仿真

为解决气动系统在控制过程中出现的时滞性、非线性性和外部干扰等问题,提出了一种基于时滞补偿的模糊比例-积分-微分(proportion integration differentiation, PID)控制的策略。首先,分析气动系统的工作原理,建立气动系统的机理模型。其次,针对气动系统存在的时滞特性,在Smith预估器的结构中引入干扰观测器,并使用改进的Smith预估器来补偿系统的纯滞后环节。最后,为提高位置控制精度,设计了具有自整定能力的模糊PID控制器。仿真结果表明,改进的Smith预估器与模糊PID控制相结合的策略能够保证系统的稳定输出,提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。     

不确定广义非线性时变时滞系统的鲁棒容错控制

研究了一类具有不确定广义非线性时变时滞系统的鲁棒容错控制问题.采用T-S模糊模型对系统进行描述,在系统存在扰动和执行器失效情况下,设计了的状态反馈控制器,基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,给出了与时滞相关的系统稳定的充分条件,满足性能指标.通过引进自由加权矩阵来表述系统变量之间、Leibniz-Newton公...     

车辆主动悬架舒适性的自抗扰控制

针对现有车辆主动悬架控制方法受模型精度影响较大的不足,提出汽车半车模型主动悬架的自抗扰控制方法,设计了主动悬架的自抗扰控制器。为验证自抗扰控制器的有效性,进行了随机路面输入试验,对比分析了自抗扰控制主动悬架、被动悬架以及LQG控制主动悬架的性能。相对于主动悬架常用控制方法,自抗扰控制器设计不需精确数学模型,干扰的抑制也不需扰动模型,控制方法简单。仿真试验结果表明,在所设计的控制器作用下,质心垂向加速度和前、后悬架动挠度均方根值分别下降39.2%,12.7%和14.9%;自抗扰控制器实现对主动悬架的控制,改善了车辆乘坐舒适性,且性能优于LQG控制。     

基于电流变减振器的汽车悬架系统控制研究

在分析电流变减振器工作机理的基础上，论述了汽车阻尼可变悬架系统的组成，建立了悬架4自由度力学模型。针对汽车悬架系统的不确定性、时变性、非线性和复杂性，设计了自动调整模糊控制器。基于控制系统仿真软件，对路面随机激励信号和确定和确定性扰动进行了系统仿真，并对系统延时和内部参数变动问题进行了仿真研究，研究结果表明所设计的控制器有效、稳定和可靠。     

主动悬架系统建模及力跟踪控制

以提高平顺性为目的,对主动悬架系统建模及力跟踪控制进行研究. 主动悬架控制结构由外环及内环两部分组成:外环根据车辆模型状态量及路面扰动情况计算最优控制力,内环体现系统作动器动力学特性,并对外环产生的最优控制力进行跟踪. 针对内环系统特点,建立油气主动悬架作动器线性化模型并运用PI控制算法控制跟踪误差;外环系统采用LQG控制输出最优控制力. 仿真结果表明,与被动悬架相比,采用力跟踪方式的主动悬架系统能够有效改善车辆平顺性,并能够较好跟踪外环控制产生的最优控制力.      

并联机构双作用电机的馈能主动悬架控制

为降低主动悬架的能耗、提高可靠性,提出一种新的馈能型主动悬架;该系统结构上采用并联机构与双作用直流电机,建立了一种新型主动悬架模型。通过PID和LQG控制算法控制悬架姿态,对电机电枢电路进行PID控制,保证实际控制力与理想控制力的一致性,改善乘坐舒适性。在传统悬架性能评价指标基础上,定义自供能效率为悬架馈能效果评价指标。MATLAB仿真结果显示,该系统在改善车身加速度和降低悬架动行程的同时,可获得超过30%的自供能效率。     

基于电动静液压作动的新型汽车主动悬架

作动器是汽车主动悬架系统研究的关键。在分析传统被动悬架和电液伺服主动悬架及功率电传作动系统PBW(Power-By-W ire)的基础上,提出了基于功率电传的电动静液压作动器EHA(E lectro-Hydrostatic Actuator)新型汽车主动悬架结构型式。建立了1/4汽车动力学模型,设计了用于EHA主动悬架控制的模糊控制器。为了研究可控悬架的响应特性以及验证模型的有效性,利用建立起的基于EHA的主动悬架动力学模型,在一定路面输入下进行了仿真分析。结果表明,与传统被动悬架相比,基于EHA的模糊控制主动悬架大大改善了汽车的平顺性和操纵稳定性。     

基于Lyapunov稳定性理论的磁流变半主动悬架整车控制

研究了1种磁流变减振器半主动悬架整车控制策略。对每个车轮的悬架系统,以一理想的Skyhook半主动悬架系统作为参考模型,用Lyapunov稳定性理论建立控制策略,使之追踪参考模型。以车体的俯仰角和侧倾角为控制目标建立整车模型控制法则。结果表明：此控制策略比传统的Skvhook控制策略优越,能很好地追踪参考模型,对模型参数的变化有良好鲁棒性,他车身的速度、加速度降低10％。