考虑参数不确定性的汽车前轮主动转向输出反馈鲁棒控制

提出基于静态输出反馈的前轮主动转向(AFS)鲁棒控制器,以提高汽车横摆角速度跟踪性能和横向稳定性.在控制器设计中考虑了车速和轮胎侧偏刚度的不确定性,其中车速在一定范围内变化并且可测,采用多胞型模型来描述车速的不确定性.利用多目标优化与输出反馈鲁棒控制方法,同时提高汽车横摆角速度跟踪性能和横向稳定性.在Matlab/Simulink和Car Sim联合仿真环境中,对紧急转弯和双移线2种典型操纵工况下的控制器进行仿真试验.结果表明,所提出的控制器能够显著改善汽车的横向操纵性能和稳定性,降低驾驶员的工作负荷,且控制器对汽车模型参数的不确定性具有很好的鲁棒性.     

紧急避让路径跟踪自抗扰控制

自动紧急避让作为一种辅助驾驶系统,能够提高汽车行驶的安全性.为了提高不同质量参数、不同轴距车辆路径跟踪性能,以二自由度车辆模型为基础,设计二阶自抗扰控制器.车辆模型参数变化可以通过三阶扩张状态观测器进行观测和补偿.针对避让过程存在侧向加速度过大或产生阶跃、曲率不连续问题,引入三次B样条曲线对避让路径进行再规划.采用软件Carsim与Simulink联合仿真方法进行控制器性能验证.仿真结果表明,基于自抗扰方法设计的紧急避让路径跟踪控制器能够保证不同车型车辆很好地跟踪规划的轨迹,保证车辆稳定性.     

最优Fuzzy-GA PID控制器及其应用

提出了一种基于模糊推理与遗传算法的最优PID控制器的设计方法 .该控制器由离线和在线 2部分组成 .在离线部分 ,以系统响应的超调量、上升时间及调整时间为性能指标 ,利用遗传算法搜索出一组最优的PID参数K p ,T i 及T d ,作为在线部分调节的初始值 ;在在线部分 ,采用一个专用的PID参数优化程序 ,以离线部分获得的K p ,T i 及T d 为基础 ,根据系统当前的误差e和误差变化率 e ,通过模糊推理在线调整系统瞬态响应的PID参数 ,以确保系统的响应具有最优的动态和稳态性能 .计算机仿真结果表明 ,与传统的PID控制器相比 ,这种最优PID控制器具有良好的控制性能和鲁棒性能 ,可用于控制不同的对象和过程     

基于微粒群算法的PID控制器优化研究

微粒群算法是近年来提出的一种新型群体智能优化算法,它具有结构简单,收敛速度快,所需参数少等优点.为改善传统PID参数整定问题,提出了基于微粒群算法整定PID控制器参数的优化设计方法.通过对双容水箱建模并与传统整定方法进行仿真比较.仿真结果表明,采用微粒群算法来优化PID参数,可以获得综合性能良好的PID控制器参数.对控制器的设计具有一定的指导意义.     

基于Fuzzy-PID算法的热处理炉新型控制器

针对热处理炉需要在线自整定控制和获得更高的稳态精度、更短的调节时间,以模糊控制算法和PID自整定算法为基础,设计了一种热处理炉新型控制器.通过对热处理炉模型分析确定了控制规则,同时对新型控制器与常规控制器在控制性能上进行了仿真研究.结果表明,新型控制器较常规控制器在调节时间上缩短了24 s,并且超调量和稳态误差均略有减小,能够更好地适应热处理炉对象参数的变化,从而为热处理炉的生产过程提供了更为有效的控制方法.     

火电厂过热汽温串级PID的快速稳定优化

针对火电机组大迟延的特点,提出了一种基于鲁棒约束的串级PID(比例-积分-微分)控制器稳定域优化方法.该方法首先根据时延系统的模型得到串级PID控制器参数的稳定域,然后利用鲁棒灵敏度函数的最大值获得最优的控制器参数.通过对火电机组过热汽温串级控制系统的仿真研究,表明该方法可以快速地确定串级控制器的最优参数,为火电机组热力系统的PID控制器参数优化提供了一种简单有效的方法.     

基于多目标遗传算法的主动悬架滑模控制器设计

为提高车辆的乘坐舒适性和行驶稳定性,针对主动悬架的车身垂直加速度、悬架动行程和轮胎动载荷性能冲突,以及考虑参数不确定与外界干扰带来的鲁棒性问题,本文拟采用滑模控制方法对汽车非线性主动悬架进行主动减振控制研究,并结合多目标遗传算法对滑模控制器进行多目标参数优化.首先,根据1/4车辆主动悬架系统模型利用Lyapunov稳定性理论进行滑模控制器设计;其次,基于滑模控制到达条件和滑模面的稳定条件,结合Hurwitz稳定判据选择合适的滑模面参数;然后,为改进滑模控制方法中按经验选取参数时的不足,采用多目标遗传算法对滑模控制器参数进行多目标优化;最后,进行数值仿真模拟.仿真结果表明,采用多目标遗传算法对滑模控制器进行参数优化后显著地改善了汽车的乘坐舒适性和行驶稳定性,对汽车非线性主动悬架的减振控制起到了一定的推动作用.     

性能评价方法在ADRC参数整定中的应用

针对自抗扰控制器参数较多、整定困难的问题,提出基于控制系统性能评价的自抗扰控制器参数整定方法.通过闭环系统的扰动-输出传函求解基准函数,对决定自抗扰控制器性能的参数进行优化.实验结果表明,该参数整定方法简单易行,在满足系统性能最优的前提下,能有效提高ADRC的控制效果.     

基于灵敏度的不稳定对象PID控制器

针对不稳定对象提出了一种基于灵敏度指标的PID控制器整定方法.首先采用内环反馈结构将不稳定对象转换成一个稳定的模型,然后基于灵敏度指标设计PID控制器,最后通过将两个回路等价为一个反馈回路结构获得给定加权PID控制器参数.仿真结果表明,本PID控制器整定方法可以使不稳定对象闭环系统获得期望的灵敏度,保证了系统的鲁棒性和良好的控制性能.     

一种机械手的鲁棒学习控制器的设计

本文介绍了一种应用于机械手的鲁棒学习控制器.该控制器包括一个鲁棒反馈控制器和一个迭代学习控制器,能够抑制由于参数变化、机械非线性、非模型动态特性带来的扰动,使系统获得良好的性能.本文应用Lyapunov稳定性理论证明了控制算法的收敛性.仿真结果表明该控制器能够有效地控制机械手.     

基于PLC和内模控制的交流调速系统设计

针对异步电机,基于PLC搭建了调速系统,并设计了内模控制器改善其性能。根据系统方案设计,由上下位机、调速器和异步电机及编码器搭建了系统的硬件平台,并利用Win CC开发了上位机监控平台。在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系下,将异步电机数学模型等效为直流电机模型,由上位机获得的调速系统空载转速响应曲线确定了模型参数。根据等效模型设计了内模控制器,并通过下位机程序设计将控制器应用于系统。实验结果表明,内模控制器参数整定方便,使调速系统获得了良好的动态和稳态性能。     

基于H_∞混合灵敏度方法的超声波电机调速控制

为提高行波型超声波电机转速跟踪的准确性和平稳性,改善因调频调速非线性带来的调速性能变化,将H∞混合灵敏度方法应用于转速控制器的设计.采用参数辨识法建立电机的频率转速模型,线性化得到电机的标称模型,将静态模型的非线性转化为标称模型的增益摄动,将动态模型的参数变化转化为标称模型的高阶未建模误差,把电机的转速模型表示为标称模型与误差模型和.根据模型误差界和调速性能指标,求取混合灵敏度加权函数,将控制器设计转化为标准的H∞优化问题,通过Matlab工具求解鲁棒控制器.仿真验证了转速闭环的稳定鲁棒性,使用数字信号处理芯片TMS320F28335在实际控制回路中实现该控制器,并测试电机调速性能.实验结果表明,鲁棒控制器应用于超声波电机调速系统可以取得良好的控制效果.     

机床控制中的双模参数自调整模糊控制器

为提高超精密机床的加工精度,设计了一种双模参数自调整模糊控制器,其能根据误差和误差变化的大小实现两种模糊控制规则的自动切换和参数的自调整.针对所给定的超精密机床交流伺服系统,将该模糊控制器和PID控制器控制性能进行了仿真分析,仿真实验中模糊控制器的动态跟随性能和定位精度都明显优于PID控制器.结果表明,该模糊控制器能很好地适应交流伺服系统的非线性特点,其性能优于PID控制器.     

汽车悬架性能评价研究

汽车行驶平顺性和操纵稳定性评价方法制定是否合理,直接影响对汽车悬架性能的评价,对汽车生产企业有重要指导作用。根据国家相关标准,分别讨论了汽车行驶平顺性和操纵稳定性评价方法;在此基础上,提出了一种新的汽车悬架的评价方法和评价指标。针对某一具体车型,通过测量获得实车参数,以ADAMS/car进行了仿真试验分析。按照提出的汽车悬架的评价方法进行评价。根据汽车平顺性评价的结果,针对某工况下平顺性评分较低,用ADAMS/Insight对悬架相关参数进行正交优化试验;按照优化结果改进实车悬架参数,对比优化前后该车操稳性、平顺性道路试验结果,提出该车型悬架性能改进建议。     

基于主动转向的车辆路径跟随广义预测控制

为了增强车辆在外界干扰存下的路径跟随性能,提出了一种基于广义预测控制(GPC)的主动转向控制器来保证车辆对于路径的跟踪能力.采用受控自回归积分滑动平均模型(CARIMA)作为预测模型,通过带遗忘因子的最小二乘法辨识方法获得CARIMA模型参数,避免了由于车辆非线性造成的参数化建模不准确、繁琐问题.使用车辆路径侧向跟踪误差作为控制器输入,方向盘附加转角作为输出,与驾驶员方向盘转角进行综合,获得车辆方向盘最终转角.在Simulink-CarSim联合仿真环境下,验证了所设计控制器在双移线工况有强侧向风干扰时车辆对路径的跟随性能.     

参数不确定系统的多目标鲁棒PID控制器设计

针对具有参数不确定性的连续时间系统,提出了一种多目标鲁棒PID控制器的设计方法.利用环路成形思想,通过状态空间参数化方法,把闭环系统同时满足H2,H∞性能和极点位置配置的多目标综合问题转化为线性矩阵不等式的优化问题,从而使得PID控制器的参数可通过MATLAB的LMI工具箱解一组线性不等式组来获得.数值例子阐述了PID参数的镇定过程,仿真结果说明了所提方法的有效性和优越性.     

变论域模糊控制器及其伸缩因子的仿真研究

在动态性能指标和稳态性能指标方面,变论域模糊控制器相时于一般模糊控制器均获得了较大的提高.但是,这些性能的提高与其伸缩因子的选取有很大的关系.作者对一般模糊控制器与变论域模糊控制器的控制性能作了仿真对比,讨论了伸缩因子中的参数对变论域模糊控制器的动态性能的影响,并总结了参数在不同的数值区间取值时影响性能指标的规律.     

一种积分时滞过程的内模PID鲁棒整定方法

针对工业系统中普遍存在的积分时滞过程,提出了一种内模PID（比例-积分-微分）控制器设计及鲁棒整定方法.利用一阶环节逼近积分环节,改善了内模控制系统的稳态特性,在此基础上利用一阶泰勒表达式逼近过程模型中的时滞项,得出了内模PID控制器的设计方法,并根据最大灵敏度Ms指标,导出了对控制器可调参数进行鲁棒整定的解析表达式,克服了常规方法中参数整定的盲目性.仿真结果表明该方法可使系统同时获得良好的动态响应性能和鲁棒性.     

基于最大灵敏度的串级时滞过程控制器鲁棒整定

为克服常规方法中可调参数试凑选择的盲目性,提出一种基于最大灵敏度的控制器鲁棒整定方法。采用内模控制设计主、副控制器,且得到的主、副控制器都只有1个可调参数。根据最大灵敏度,分别导出对主、副控制器可调参数进行鲁棒整定的解析表达式。仿真结果表明该方法可使系统同时获得良好的动态响应性能和鲁棒性。     

车辆横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度识别方法的研究

车辆参数辨识在汽车正逆向开发及控制器设计等方面是必要前提与技术难点.目前参数的获取主要有两种方法:通过仪器测量的方法和系统辨识技术.研究了一种能够识别横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度的实验辨识方法.该方法通过汽车转向盘转角脉冲输入获得的实验数据,首先采用时域法辨识车辆横摆角速度对转向盘转角和侧向加速度对转向盘转角的传递函数,再通过非线性最小二乘法拟合传递函数中包含的横摆转动惯量和前后轮胎侧偏刚度,使所得频响特性和辨识所得频响特性误差最小,最后通过仿真验证该方法的理论可行性.所提的实验辨识获得横摆角速度和轮胎侧偏刚度参数的优点是无需特制或购买专用测量设备,尤其在实验条件受限情况下,更具有重要的工程实际意义.