列车轮轨黏着力在线估测计算方法

针对列车的制动防滑控制,提出黏着力的在线估测计算方法.因为黏着力不易测量,如何实时监测黏着力大小以便充分利用轮轨黏着是防滑控制的关键.建立了轮对动力学模型,并采用卡尔曼滤波器、扩张状态观测器等,以轴速和车轮等效夹紧力作为可输入量,设计了5种黏着力在线估测计算方法.采用Simulink软件平台,设置了信号噪声污染和传输延迟,并仿真了黏着力不变和黏着力变化两种工况,结果显示5种算法都能对黏着力进行估测,但综合黏着力估测的响应时间和最大误差两个指标来看,非线性扩张状态观测算法对黏着力的估测效果是最好的.最后,采用实测数据,进一步验证了算法对黏着力估测的准确性.     

铁道车辆制动系统防滑控制仿真与试验研究

通过建立铁道车辆单轮对运动学模型、轮轨蠕滑力模型、制动过程的制动力开环与闭环控制模型,分析了单轮对制动工况下的防滑控制仿真方法.针对电空直通制动系统防滑单元,基于DSHplus软件建立了气路仿真模型与防滑控制策略仿真模型,通过与Matlab联合仿真,分析了电空直通制动系统防滑单元的气路特性与控制参数的选择,研制了制动防滑单元并进行了相关试验,结果表明,该仿真模型可用于模拟轮对制动过程的滑行工况,可用于防滑单元的集成设计与参数优化.     

基于最小二乘支持向量机的防抱死制动控制方法

以车轮参考滑移率和角加速度作为输入向量,以制动轮缸的制动压力作为输出向量,设计了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的汽车防抱死制动系统(ABS)控制器,利用支持向量对控制器进行训练得到控制器的参数.设计了包括输入层、控制层和输出层的汽车防抱死控制系统,系统以各轮的速度作为输入向量,经过控制层的运算得到各轮的制动压力,然后采用PwM(pulsewidth modulation)方法控制轮缸压力,进而实现防抱死控制.搭建了汽车ABS测控系统,参照国际标准,在不同条件下进行道路试验.试验结果表明,基于LS-SVM的汽车防抱死制动控制方法具有良好的制动平稳性和自适应性,是一种有效的新的ABS控制方法.     

基于LuGre模型的飞机制动系统滑模控制

针对飞机防滑刹车控制系统中存在的非线性和不确定性,为了提高飞机防滑刹车系统的制动效率,提出了一种基于LuGre摩擦模型的飞机防滑刹车滑模控制方法.设计非线性观测器对摩擦模型中的未知状态变量进行识别,对系统参数进行自适应估计,采用李雅普诺夫方法验证其渐近稳定性.仿真结果表明:该滑模控制方法具有较强的鲁棒性,制动效率高,改善了传统控制方法的低速段机轮深度打滑现象,刹车效率达90％以上,刹车时间26.5s,制动距离949 m.     

不同路况下路面附着系数实时估计

为了准确估计不同路况下的路面附着系数,提高汽车行驶的安全性与稳定性,提出了一种在制动工况下基于前后轮轮速和制动力矩估计路面附着系数的方法。首先,考虑汽车前后轴荷转移,在Matlab/Simulink软件中完成建模操作,创建关于双轮车辆制动的动力学模型;其次,将控制目标确定为汽车前轮以及后轮的理想和实际滑移率,建立理想制动力矩滑模控制器,对于汽车滑模控制器存在的抖振现象,通过积分切换面对其进行处理;最后,以前后轮轮速和制动力矩作为输入进行扩张状态观测器的设计,利用这一观测器观测路面附着系数相关值。结果表明,各种路况中的路面附着系数都可以通过上述手段进行准确估计,扩张状态观测器能够抵抗外界干扰,鲁棒性强。将扩张状态观测器用于路面附着系数识别的良好结果可为汽车稳定性控制系统的设计提供参考。     

基于观测器和全局收缩映射的设定点控制

在没有速度测量和重力无法精确补偿条件下,研究了并联机器人的设定点控制。利用线性观测器理论对速度信号进行观测,设计了带有速度近似的比例拟微分(PD-proportion pseudo derivative) 有偏标称重力补偿的设定点控制方法。该控制器只能得到全局有偏稳定的控制结果。借助全局收缩映射定理,定义了参数修正算法,利用系统静差对观测器参数进行在线地重复修正,得到全局渐进稳定的控制效果。该观测器不需要系统模型,控制器-观测器结构简单,易于实用。对六自由度并行机器人的仿真实验表明:选择不同的设计参数可以获得不同收敛速度和输出震颤,但都能够确保系统输出收敛到标称点。     

基于非线性干扰观测器的直升机滑模反演控制

针对3自由度直升机俯仰控制系统,提出一种基于非线性干扰观测器的滑模反演控制方法. 用一种非线性干扰观测器观测系统的不确定性和外界干扰,通过选择设计参数,可以使观测误差指数收敛. 对引入非线性干扰观测器后的系统采用滑模反演法设计控制器,控制律的设计保证了闭环系统的稳定性,从而达到对直升机俯仰系统跟踪控制的目的. 仿真结果表明,该方法能够较理想地观测干扰,减小控制器的输出,改善系统的控制性能.     

基于扩张状态观测器的四旋翼积分滑模反步控制

针对四旋翼路径跟踪控制问题,研究了基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)、积分滑模控制器(integral sliding mode controller,ISMC)及反步法(backstepping)的四旋翼控制算法。构造了一种考虑姿态控制器响应过程的无人机控制模型;设计了扩张状态观测器对扰动进行观测,并构建了积分滑模控制器以估计扰动观测误差;设计了基于反步法的抗干扰路径跟踪控制算法,利用扩展状态观测器估计的扰动信息,通过补偿方式较好地消除了扰动影响。仿真试验表明,该方法具有良好的轨迹跟踪性能和抗干扰能力。     

高超声速飞行器非线性干扰观测器动态面滑模控制

针对高超声速飞行器纵向模型具有高度非线性、多变量耦合以及参数不确定等特点,提出一种基于非线性干扰观测器的高超声速飞行器动态面滑模控制方案。利用非线性干扰观测器观测未知干扰,并通过动态面滑模设计控制器使观测误差指数收敛,针对高度和速度进行了稳定性分析,采用动态逆的方法设计速度控制器,控制律的设计保证了闭环系统的半全局一致稳定。仿真结果表明,该控制方案能够有效地的克服非线性干扰的影响,提高系统的鲁棒性。     

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机滑模控制

为了提高永磁同步电机的转速控制性能,克服扰动对伺服控制的影响,提出了一种基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法.设计了一种新型趋近律,以解决传统趋近律滑模面趋近时间和系统抖振之间的矛盾,提高系统响应快速性.综合考虑系统存在内部参数摄动和外部负载扰动,设计了滑模扰动观测器,并将观测值前馈补偿到速度控制器输出端;将观测器切换增益设计为扰动观测误差的函数,以削弱滑模观测值抖振.仿真结果显示,与传统趋近律相比,采用新型趋近律可有效提高系统的响应速度,快速准确的跟踪速度阶跃信号;滑模观测器可准确的观测系统扰动的变化;当系统加入负载扰动时,PI控制最大转速波动值为75 r·min-1,而基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制最大转速波动值较小为30 r·min-1,鲁棒性更好.实验结果显示,采用基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以快速跟踪400 r·min-1的速度指令,调节时间为0.12 s,稳态跟踪误差为±4 r·min-1,且转速无超调;滑模观测器可准确无超调的估计系统扰动值,进一步提高系统的抗扰动性能;当电机以400 r·min-1稳速运行时,加入0.6 N·m的负载扰动,基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法最大转速波动为23 r·min-1,与PI控制相比,转速波动减小了8%.上述仿真和实验结果具有较好的一致性,表明基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以有效抑制滑模控制系统的抖振,提高转速控制系统的鲁棒性和动态响应性能.     

某重型自卸车制动性能分析

文章以HFC32XXXX1重型自卸车为分析对象,建立了三轴汽车的制动力学模型,对其在空载、满载和超载情况下的前、后制动力矩,制动力分配和制动效能进行理论分析和模拟计算;结合平板试验台的试验结果,根据有关标准和ECE法规要求,评价了其在不同载荷情况下的制动性。     

带有制动能量再生系统的公共汽车制动过程

带有制动能量再生系统汽车的制动过程与传统汽车的制动过程有所不同．通过对城市公共汽车再生制动力矩和车轮液压制动模型的分析,把再生制动力矩折算成相应的液压制动踏板行程．从而使再生制动力矩产生的制动感觉和液压制动感觉一致．对纯再生制动模式、紧急制动模式和一般制动模式三种情况下的制动距离进行分析计算,提出了城市公共汽车再生制动的控制策略．结果表明,制动安全主要取决于紧急制动距离,而制动能量回收的多少主要取决于纯再生制动模式和一般制动模式下的制动距离．推导出的紧急制动距离公式在设计带有能量再生制动系统汽车时,可用于计算、校核其制动安全距离．     

拖拉机盘式制动系统增力作用的研究

本文对拖拉机盘式制动系统的增力作用进行了研究,首次提出了系统增力系数的概念。研究结果表明:制动系统的增力系数K不仅与制动器的增力系数K_1有关,与操纵系统杆件的位置(位置系数K_2)也有关,本文重点讨论了系统设计参数对K_2的影响。     

汽车电子机械制动器的效能分析

为了分析电子机械制动器（electmmechanical bloking,简称EMB）的制动效能,建立了电子机械制动器的数学模型和在水平路面上汽车制动时整车动力学模型,运用MATLAB／SIMULINK仿真软件对电子机械制动器和液压制动器（hydmulic braking简称HB）的制动性能进行了比较．结果表明：电子机械制动器的制动效能明显优于传统的液压制动器,为电子机械制动器工程开发提供了理论依据.     

基于多因素输入模糊控制的再生制动策略

大部分再生制动策略研究仅考虑制动方向稳定性,忽略制动效能恒定性,在理想制动前提下的研究存在缺陷.以良好制动性和能量回收率最大化为目标,对前驱型纯电动汽车进行研究,提出了基于多因素输入模糊控制的再生制动策略.在某整车模型的基础上,先以制动方向稳定性和ECE法规完成前、后轴制动力分配,同时保证前轴制动力最大化;再采用摩擦副动态摩擦因数预估机械制动效能因数,然后将电池荷电状态、制动强度和预估的机械制动效能因数引入模糊控制器,得到再生制动力分配份额,完成能量回收.研究结果表明:在频繁且强度较恒定的制动工况下,制动效能恒定性表现较好,同时制动能量回收率提升了18.5%;城市道路工况蓄电池满电到零电的整个测试中,能量回收率提升了5.3%.     

半挂汽车列车液压再生制动与ABS协调控制研究

为了保证制动安全性,需要将再生制动与原车的ABS系统进行协调控制。基于半挂汽车列车按固定比值分配制动力的制动器结构,提出了适用于三轴车辆的最优能量回收控制策略。根据制动强度、蓄能状态与路面附着条件,分配三轴间机械摩擦与再生制动力,调节摩擦制动力以控制车轮滑移率。利用AMESim和MATLAB/Simulink建立了联合仿真模型。结果表明,协调控制策略可以使制动能量回收率在中低附着路面、中度制动工况下达到13.48%,同时三轴制动时的滑移率均维持在最佳范围内。     

汽车再生制动系统机电制动力分配

对汽车制动能量再生系统的机电制动力分配控制方法进行了研究,以电机制动效能为依据划分制动模式,提出了常规液压制动与再生制动力(电机制动)协调控制方法,建立了相应的再生制动系统机电制动力分配控制策略模型,并且对控制模型进行了仿真分析.结果表明,该再生制动系统机电制动力分配控制策略能够保证汽车前后轴制动力分配随理想制动力分配I曲线变化,实现良好制动性能,制动过程中增加了电机制动率,从而提高了汽车制动能量的回收率.     

汽车制动性能分析与研究

本文根据汽车动力学原理,通过对水平路面上汽车加速时的轮胎载荷、最大加速度、制动时的轮胎载荷以及最大减速度的分析计算,进而分析出水平路面上最佳驱动力和制动力的分配关系,对于提高行车安全性具有重要的现实意义。     

基于圆柱弹簧制动能量回收的车辆制动特性

以圆柱螺旋弹簧作为蓄能元件,以普通自行车为实验对象设计并制作了刹车蓄能实验装置.分析了普通自行车的传统摩擦制动和蓄能实验自行车的能量回收模式制动过程,并建立了数学模型;通过实验对比分析了二者的实际制动特性.结果表明,实验自行车蓄能模式制动时的实际特性曲线与普通自行车传统摩擦制动时的实际特性曲线非常接近且变化趋势相同,说明实验自行车的制动特性可以满足驾驶者的传统习惯要求,圆柱螺旋弹簧制动能量回收方法应用于车辆上的制动特性能较好地符合舒适度指标.