分布式驱动车辆直接横摆力矩与转向控制

为了进一步提高车辆在转向行驶过程中的横向稳定性,针对分布式驱动电动汽车,提出了一种在分层集成架构下利用相平面法确定稳定区域控制车辆运动状态稳定的控制策略。由二自由度模型得到的理想侧向速度、理想横摆角速度与实际差值作为上层控制器输入值,上层控制器采用双滑膜控制器结构分别对理想侧向速度和理想横摆角速度进行追踪,分别得到控制量附加转角和附加横摆力矩;下层控制器主要依据相平面法得到的边界值协调控制转向控制和横摆力矩控制的输入输出值,通过最优分配算法将轮胎力和转向角分配到四轮,最终实现对车辆稳定性控制。对控制算法进行仿真验证,证明了所提控制策略的有效性和可行性。

极限工况下AFS与DYC可拓协调控制

主动前轮转向系统(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)集成控制可提高商用货车的操纵稳定性。由于主动前轮转向在轮胎非线性区作用效果有限,与直接横摆力矩控制简单叠加的控制效果不一定能达到预期,为此这里设计了可拓协调控制系统。该系统分为上、中、下三层,上层为AFS与DYC协调切换控制层。采用试验法得到前轮临界转角,根据线性二自由度车辆模型反推临界转角下的稳态质心侧偏角,结合车辆实际质心侧偏角及其速度的相平面稳定域将相平面图分区,设计了3种不同协调控制策略;中层是基于指数趋近律设计的AFS与DYC滑模控制器,可得到前轮附加转角和附加横摆力矩;附加横摆力矩由下层控制器根据车辆实时状态进行制动力分配。采用TruckSim、Matlab/Simulink建立联合仿真平台,在极限工况下进行仿真验证可拓协调控制系统。仿真结果得到最优可拓协调策略,该协调控制弥补了AFS/DYC单一控制的缺陷,可保证车辆的操纵稳定性和行驶安全性。

分布式驱动电动汽车的横向稳定性控制研究

为提高分布式驱动电动汽车的横向稳定性,旨在通过协同控制车辆的主动前轮转向系统与直接横摆力矩控制系统来实现。首先,基于整车线性二自由度模型,根据质心侧偏角-质心侧偏角速度的相平面描述的稳定区域边界设计上层控制器,再由相平面策略确定下层控制器中的主动前轮转向控制器和直接横摆力矩控制器的协调控制系数;然后,通过变结构滑模控制的下层控制器计算所需的附加前轮转角和附加横摆力矩来调整车辆驱动力矩分配;最后,分别进行双移线工况和阶跃工况下的硬件在环试验分析,试验结果表明,协同控制分布式驱动电动汽车的主动前轮转向系统与直接横摆力矩控制系统能更好地提高其横向稳定性。

基于变结构控制理论的航向平面导引规律设计

基于变结构控制理论,针对小型水面机动目标,设计了一种新的导弹航向平面导引律,并对导引律中所需要的目标运动信息给出了估算方法。由于导弹的动态特性对脱靶量有较大影响,为此,本文还研究了导弹动态特性补偿的方法。仿真结果表明,在导弹的动态响应特性较好的情况下,该导引律能提供很高的命中精度;在导弹的动态响应特性很差的情况下,对动态特性补偿后,仍可得到很高的命中精度。

基于NBF网络的导弹航向平面滑模控制导引一体化

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案.建立了航向平面的一体化控制导引模型,然后基于NBF网络切换增益调节和滑模控制的思想进行了控制导引律的设计,为了验证该一体化设计的有效性和正确性,进行了仿真计算.仿真结果表明,针对高机动的水面目标命中精度很高.

基于单压电执行器的光栅刻线摆角修正

考虑机械刻划光栅刻线摆角对平面光栅衍射波前质量的影响,本文根据光栅机械刻划过程的特点,提出了一种单压电执行器调节方法。该方法可通过不断调节微定位工作台位移,实时修正工作台摆角导致的光栅刻线摆角误差。首先,推导出了微定位工作台位移实时修正公式。接着,采用三路干涉仪实现了微定位工作台摆角测量及其主要成分分析。最后,进行了光栅刻线摆角放大和校正实验。结果显示,摆角放大和摆角校正实验已基本达到了预期的效果,对光栅宽度为10.4mm且刻线密度为600line/mm的光栅进行修正后,光栅刻线摆角比校正前降低了64%以上。这些结果表明:采用单压电执行器方法对光栅刻线摆角进行实时修正可有效降低光栅刻线摆角,提高光栅质量;该方法可应用于大面积机械刻划光栅刻线摆角的修正。

基于相平面方法的车辆稳定性控制

针对车辆的稳定性问题,基于相平面理论,通过建立二自由度车辆的扩展模型以及运用简化的魔术公式对实际的轮胎侧向力进行拟合,获得了相平面图并划分稳定的区域;研究路面附着系数和车速对相平面边界的影响,确定质心侧偏角与质心侧偏角速度β-β相平面及质心侧偏角与横摆角速度β-r相平面的边界函数,提出一种车辆稳定性控制方法.在建立的Simulink与Carsim联合仿真平台上,对所设计的控制器进行验证,当系统相轨迹超出稳定区域时,以稳定边界为控制目标,控制器集成2种相平面图计算所需要的横摆力矩,将不稳定的状态拉到稳定区域,从而实现了车辆稳定性的控制.最后,与受2种单一相平面控制、横摆角速度控制和未控制的车辆进行对比,结果表明:所设计的集成控制器有一定的优势,能够显著提高极限工况下车辆的稳定性.

反舰导弹航向平面控制导引一体化设计

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案。建立了航向平面的一体化控制导引模型,然后基于反演和变结构控制的思想进行了控制导引律的设计,为了验证该一体化设计的有效性和正确性,基于某型导弹进行了仿真计算。仿真结果表明,针对高机动的水面目标时的命中精度很高。

一种新的导弹航向平面导引律

根据导弹与目标之间的相对运动方程,应用李雅普诺夫稳定性理论设计一种新的导弹航向平面导引律。该导引律需要获得目标切向加速度、目标的机动、目标速度的大小和速度方位信息,为此,文中进一步给出了其估算方法。仿真结果表明,该制导算法有较高的制导精度,在接近目标时,所需过载量小,弹道也比较平直。

非线性车辆稳定性的控制研究

提出一种基于直接横摆力矩控制(DYC)和前轮主动转向(AFS)控制的车辆稳定性联合控制方法。在车辆非线性模型的基础上,利用质心侧偏角和侧偏角速度相平面图,确定车辆的稳定域。对处于稳定域之外的非线性车辆首先进行DYC控制,使车辆进入稳定域,在此基础上再进行AFS滑模控制,使实际车辆的质心侧偏角及横摆角速度跟踪理想值。仿真结果表明:采用该联合控制方法,与单独采用AFS控制相比,更加有效地提高了车辆稳定性。

鸟体姿态对结构抗鸟撞性能的影响

低于现行标准规定能量的大量鸟撞事故中,航空结构仍然发生实质性破坏的情况,说明只考虑鸟体的质量和速度不足以保证飞机安全。本文中针对弹性平板、雷达罩及机翼前缘等飞机典型结构,开展了不同姿态鸟体的鸟撞分析研究。分析结果发现,鸟体姿态对结构的抗鸟撞性能有比较显著的影响,不同的结构特点反映的响应规律也不同:对吸能结构,姿态角越大,吸收的能量越多,被保护的结构就越安全;而对承力结构,姿态角越大,高应力区域越大,结构就越危险。因此,在结构的抗鸟撞安全性评估中,除了完成特定姿态鸟体的鸟撞实验,针对危险工况还应通过数值分析评估不同鸟体姿态的结构撞击响应,进一步确保结构的抗鸟撞能力。

AFS/DYC协调控制的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为进一步提高分布式驱动电动汽车行驶过程中的稳定性,提出主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)协调控制策略.为提高车辆稳态行驶时转向能力,设计基于滑模控制(SMC)的前轮主动转向控制器实时修正前轮转角;以维持车辆工作在稳态工作区为控制目标,设计基于模型预测控制(MPC)的车辆稳定性控制器,通过设定的分配规则按轴荷比等比例分配各轮驱/制动力矩.利用相平面法作为判定依据自适应分配各控制器权重,实现控制器之间的切换.在连续转向工况下,对控制算法进行仿真验证.结果表明:在相同转角输入下,相较于无控车辆,受控状态下车辆的横摆稳定性能提高了16%,行驶状态得到了改善.

规则波中内转塔式FPSO艏摇失稳研究

研究规则波中内转塔浮式生产储卸油平台(FPSO)的艏摇失稳现象。采用SESAM软件建立船舶水动力模型并计算水动力系数。考虑平均漂移力,建立了FPSO艏摇单自由度非线性动力学方程。应用Lyapunov稳定性定理分析平衡艏摇角随波长-船长比的叉形分岔现象,并与模型试验进行对比,结果吻合较好,验证了理论分析的正确性。分析了横摇和纵摇阻尼、内转塔位置和载况对FPSO艏摇失稳的影响。考虑一阶波浪力和平均漂移力,建立了FPSO的6自由度全耦合动力学方程并数值求解,研究艏摇失稳时FPSO的6自由度运动响应,分析艏摇初始条件的影响。计算结果表明,初始条件的细微差异会导致不同的运动响应,艏摇失稳会显著增大横摇响应幅值。

基于航向控制的欠驱动船舶曲线航迹控制

针对无人操纵船舶的曲线航迹跟踪控制问题中,大多数控制器都采用带有时间参数t的航迹表示法的情况,设定一种新的与时间无关的航迹路径表示方法。通过引入偏航误差,得到期望航向角的补偿值,并以此消除航迹控制中的偏航误差,达到曲线航迹控制的目的。并采用滑模控制以及模糊S面的思想,提出一种基于航向控制的曲线航迹控制方法。仿真结果说明该航迹表示法的可行性,以及控制律的有效性。

基于相平面法的车辆电子稳定控制策略研究

在车辆电子稳定控制系统(ESP)的设计过程中,一般存在着因设计人员主观因素导致控制器性能下降的问题。基于模糊控制原理设计了ESP模糊控制器,通过遗传算法对模糊控制器的隶属度函数分布、比例系数,以及量化因子进行综合优化。为了提高对车辆稳定性判断的准确性,采用β相平面法判断车辆是否处于稳定状态。将优化前、后的ESP模糊控制器性能进行对比实验,结果表明,相比于未优化的ESP模糊控制器,在变速或匀速工况下,优化后的ESP模糊控制器都能显著提升车辆操纵稳定性,表现在能够良好的追踪车辆理想横摆角速度,保持车辆质心侧偏角在理想范围内;在前轮转向角阶跃工况下,横摆角速度稳态误差减小0.01 rad/s,达到稳态用时减少1 s左右,质心侧偏角稳态误差减小0.001 rad,达到稳态用时减少0.6 s左右,经过遗传优化后的ESP模糊控制器性能有所提升。

一种用于输电线路的非线性二节点直线索单元

输电线路设计中,导地线以风荷载为主,如采用两节点及多节点曲线索单元,存在不同风偏平面或者同一风偏平面不同单元转换矩阵不一致的问题,通用性较差,因此提出了非线性二节点直线索单元模拟导地线,推导了非线性分析的切线刚度矩阵,编制了相应程序,计算和比较了若干算例。结果表明,此单元模型精度较好,可用于不同工况下的模拟导地线张力弧垂计算。

大叶轮风电机组独自变桨算法研究

不平衡载荷对轮毂、轴承、主轴、机舱偏航轴承、塔架等机械部件造成相当大的疲劳载荷。为降低机组关键部件的相关载荷,设计了一种独自变桨控制算法,将机舱的旋转坐标系每个叶片平面外的弯矩经反向变换得出固定坐标系对应的机舱的风轮平面俯仰力矩和偏航力矩,采用PID控制减小相关载荷。通过PID控制实现变桨系统的动作,从而降低风轮平面受到的不平衡载荷,同时降低了风力发电风电机组疲劳载荷。

反舰导弹航向平面控制导引一体化设计

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案,首先建立了航向平面的一体化控制导引模型,然后基于反演和变结构控制的思想进行了控制导引律的设计,为了验证该一体化设计的有效性和正确性,基于某型导弹进行了仿真,仿真结果显示在针对高机动的水面目标时的命中精度很高.