基于MPC算法的飞机主动侧杆杆力控制研究

由于惯性多余力和电磁多余力的存在,主动侧杆存在杆力误差,特别是主动模式下侧杆受到突加多余力的影响易出现过冲和震荡进而影响飞行安全。为此,提出了一种基于MPC预测模型的系统杆力控制方法。将反馈力作为训练模型,经模型预测出期望反馈力并对不同反馈力做PID调节。通过仿真实验对该控制方法进行验证,结果表明,相比于传统的PID控制算法,所设计的主动侧杆杆力控制方法可有效提升控制精度。

提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究

车辆高速转向时,车身向弯道外侧倾斜,严重时会导致侧翻事故.针对此问题,开展了提高车辆转向稳定性的车身主动侧倾控制研究.首先建立了考虑横摆和侧倾运动的六自由度车辆动力学模型;然后确定了车辆在转向运动时的期望侧倾角,并以此为控制目标设计主动侧倾控制器,使车身实际侧倾角逼近期望侧倾角.在不同行驶工况下,仿真研究了车身侧倾角、乘员感知加速度和横向载荷转移率,并考察了实现主动侧倾控制所需的主动悬架功耗和由主动侧倾引起的悬架动挠度变化.研究结果表明:主动侧倾控制能实现车辆转向时实际侧倾角迅速逼近期望侧倾角,且在复杂行驶工况下依然能使车辆具有良好的行驶稳定性;主动侧倾控制减小了悬架的动挠度峰值,使乘员感知侧向加速度和横向载荷转移率都能快速接近零值,且实现主动侧倾的主动悬架功耗较小,保证了车辆的经济性能.

飞机主动侧杆非线性系统的建模与控制

与传统飞机使用的被动侧杆相比,主动侧杆系统提高了飞行员的飞行状态感知能力,帮助飞行员快速应对突发事件。本文针对主动侧杆非线性系统的建模与控制问题,为主动侧杆的关键部件及主要存在的非线性因素建立了数学模型。然后设计了主动侧杆系统的控制方案,其中包括力感曲线模型与基于模糊鲁棒控制的位置伺服控制方法,以补偿系统受到的非线性因素影响。仿真结果表明,所设计的系统能够很好地控制侧杆位移和力反馈,并抑制机械非线性对于系统的干扰,验证了控制方法的有效性。本文所提出的建模与控制方法对于主动侧杆系统的未来研究具有一定的参考价值。

导纳控制算法在主动侧杆系统中的应用

为解决主动侧杆系统操作平顺性的问题,对柔顺控制算法里的导纳控制算法进行分析。将柔顺控制技术运用到主动侧杆系统中,用来优化主动侧杆系统中杆力与杆位置的关系;将导纳控制算法运用到主动侧杆系统中,提高主动侧杆系统的运动柔顺性,达到优化杆力和杆位移的目的。仿真验证结果表明:该算法能提高飞行员输入推力指令的带宽,提高飞机的操纵品质。

窄体车主动侧倾极限态动力学机理研究

窄体车辆有助于解决常规乘用车的道路占用、空间浪费、能源危机和环境污染等问题,应用主动侧倾技术解决窄体车易侧翻的安全性问题。根据窄体车主动侧倾运动的特点,建立窄体车车身动力学模型,考虑主动侧倾特性及车辆侧向与纵向运动引起的车轮载荷变化,结合UniTire统一轮胎模型,进行主动侧倾窄体车极限态工况状态参数相平面分析,探明窄体车运动机理,获得窄体车极限态运动规律及运动特性,为提高窄体车稳定性研究奠定基础。

飞机主动侧杆的弹簧-阻尼系统力矩控制策略

主动侧杆(ASS)已成为目前的研究热点,可提供力反馈功能以模拟弹簧的作用,反馈的杆力随侧杆位移变化,且可自动回弹到中立位。针对飞机主动侧杆模拟弹簧控制问题,将主动侧杆等效为一个无质量的弹簧-阻尼系统,采用永磁同步电机作为力矩电机,其由PI电流环控制,根据位移-杆力特性曲线及阻尼特性得到交轴电流参考值,根据侧杆位移输出对应的转矩。并采用一种回中定位策略,根据侧杆不同的偏转角改变控制参考值。仿真和实验结果表明,该控制策略能够实现主动侧杆模拟弹簧功能,且杆力反馈具有较高的精度和稳定性,并可保证主动侧杆的快速精确回中。

安装主动侧杆的飞机的人机交互控制系统研究

主动侧杆人机交互控制是一种具有广泛应用前景和重要意义的技术,它不仅可以减轻飞行员的负担,也可以提高飞机的性能和安全性。为了解决飞机执行器出现故障时可能出现的飞机失控问题,本文构建了含有主动侧杆的飞机中飞行员与控制增稳系统之间的并联人机交互控制架构,设计了一种新的主动侧杆与飞行员交互方式,主动侧杆不仅传递操纵指令,还通过触觉反馈向飞行员传递飞行状态,使飞行员能够快速感知飞机故障并采取相应措施。同时,设计了控制增稳系统,选用自适应控制器,并在此基础上设计了改进型自适应控制器+PID控制器。利用模糊控制机制动态分配人机控制权重,为飞机系统和飞行员之间的交互提供更加灵活和精确的控制方式。最后,通过仿真验证了所设计的含主动侧杆的人机交互控制方法的有效性。

基于LQG/LTR的重型半挂车主动侧倾控制仿真分析

针对重型半挂车的侧倾稳定性问题,建立了八自由度的车辆模型,并以LQR主动侧倾控制方法为基础,提出了一种基于回路传输恢复技术(Loop Transfer Recovery:LTR)的LQG主动侧倾控制算法。设计各个车速下LQG/LTR局部状态反馈控制器,并进行了阶跃转向工况下车辆的仿真。仿真结果表明:LQG/LTR主动侧倾控制算法有效提高了重型半挂车的侧倾稳定性。

基于主动悬架的车辆主动侧倾控制研究

汽车侧倾控制通常被动地以减小侧倾角为目标,在转弯中这种控制对提高操纵稳定性、车速、防止侧翻的效能有限。提出一种在转弯时基于主动悬架控制汽车向转弯方向侧倾的控制方法,建立包含2自由度转向模型和4自由度侧倾模型的6自由度车辆模型,通过动力学分析确立期望侧倾角,建立使稳态侧倾角误差为零的主动侧倾滑模控制。仿真计算证实了该控制方法可使乘员感知的侧向加速度和横向载荷转移率大大减小,有效提高了转弯时的操纵稳定性、平顺性、通行速度,大大减小侧翻的可能性。

基于全局增益调度控制的重型半挂车主动侧倾控制算法

重型半挂车极易发生侧翻事故,提高其侧倾稳定性可以减少事故发生和人员财产损失。针对重型半挂车侧倾稳定性问题,建立车速可变的8自由度动力学模型。在回路传输恢复技术(Loop transfer recovery,LTR)的线性二次高斯(Linear quadratic guass,LQG)控制方法基础上,建立全局增度调度控制的全状态反馈控制器,使LQG/LTR局部状态反馈控制器在不同车速下均能对车辆实施最优主动侧倾控制,从而实现在噪声干扰下对重型半挂车的主动侧倾控制。进行变车速阶跃转向工况下的车辆仿真,对比分析主动控制前后的重型半挂车标准横向载荷转移等参数。车辆仿真结果表明,LQG/LTR方法具有良好的抑制干扰噪声的能力,可使系统具有较好的鲁棒性和稳定性。与被动式车辆相比,变车速的全局增益调度控制算法能有效提高重型半挂车的侧倾稳定性。

主动侧倾车辆设计与试验

针对目前城市中存在的车辆交通拥堵、停车困难、污染排放大等问题,本文中提出一种适用于城市交通的窄型车辆侧倾方法,实时获取车辆行驶时转向盘转角信息与车速信息,计算车辆在保持稳定情况下所需侧倾角度,并在转向同时进行侧倾工作,可避免转向行驶过程中的车辆侧翻。本文中设计了一种采用新型侧倾机构的主动侧倾车辆,分析了车辆侧倾角度参数与侧倾执行策略,可通过该侧倾机构实现主动侧倾,并利用样机在户外道路上进行S形轨迹与O形轨迹转向试验验证。试验结果表明,主动侧倾样机在转向过程中横向加速度能减少95%,有效防止了车辆转向时由于离心力而产生的侧翻危险,验证了主动侧倾方法以及主动侧倾机构方案的可行性。

4WS车辆μ综合鲁棒主动侧倾操纵性能控制

为提高车辆的抗侧倾性能及降低高速下的侧翻危险性,应用μ综合鲁棒控制理论,针对四轮转向车辆,以横摆角速度跟踪和侧倾角速度反馈为控制逻辑,合理选择加权函数,设计鲁棒控制器和最优控制器抑制车辆侧倾.经仿真比较,设计的μ综合鲁棒控制器更具有良好操纵性能鲁棒性和稳定鲁棒性,对于轮胎侧偏刚度等引起的侧向干扰具有很好的抑制性能,实现传统四轮转向难以实现的主动侧倾操纵控制和跟踪性能.

飞机主动侧杆系统的杆力控制方法研究

针对飞机主动侧杆系统中杆力控制问题,采用力矩电机作为力加载机构,提出了以电机电枢电流为杆力观测器构成控制回路的方法,并基于专家PID算法实现对侧杆手柄力的精确控制;同时采用累加控制方式解决了驾驶杆回中不精确的问题。实验结果表明,该方法可以保证主动侧杆具有较高的杆力控制精度与稳定性,同时可以保证飞机主动侧杆响应的实时性与准确性,驾驶杆可以快速精确地回中,具有一定的现实可行意义。

各向异性砂土主动侧土压力计算方法

土压力是土力学和岩土工程领域的基本研究课题之一。由于碾压作用墙后填土具有不同程度的各向异性,并且通常处于主动与被动状态之间的非极限状态。经典的朗肯和库仑土压力理论没有考虑填土各向异性的力学性质及挡墙位移效应对于土压力的影响。基于各向异性砂土的等应变增量比系列试验结果建立了土压力系数与与用应变增量比表述的应变约束条件之间所具有的惟一性关系,在此基础上给出了平动位移模式下各向异性砂土的主动土压力计算方法,并通过土压力离心模型试验结果对其计算方法进行了验证,初步表明了其有效性和合理性。

小型风力机风轮主动侧偏限速方法的研究

论述小型风力发电机风轮主动侧偏限速机构的组成,并在FAST仿真平台上对该机构的工作性能进行模拟计算,最后通过外风场实验测试风轮主动侧偏机构的工作性能。测试结果显示风轮主动侧偏限速方法可起到一定的限制风力机转速和功率的目的。

基于最优控制的重型车主动侧倾控制研究

针对重型半挂车的侧倾稳定性问题,建立了重型半挂车的动力学模型,并提出了一种基于回路传输恢复技术的LQG主动侧倾控制算法。设计各个车速下LQG控制器,并进行了阶跃转向工况下车辆的仿真。仿真结果表明:LQG主动侧倾控制算法有效提高了重型半挂车的侧倾稳定性。

主动侧杆操纵的人机特性评价方法

建立了一种主动侧杆的人机系统控制模型,基于Hess的结构驾驶员模型,提出一种研究主动侧杆引导方式下,人机闭环飞行品质评价及PIO预测的方法,并与试验结果进行比较,以验证其合理性。用该评价和预测方法,进一步分析了主动侧杆在反馈俯仰角和俯仰角速度的构型下对飞行品质的影响。结果表明,主动侧杆反馈参数与被控对象特性密切相关,对于难以控制的被控对象,主动侧杆反馈俯仰角速度能取得更好的效果。

飞机主动侧杆摩擦补偿研究

针对飞机主动侧杆系统中存在非线性摩擦因素,导致在飞机主动侧杆伺服系统中位置跟踪不精确,侧杆跟随性能下降的现象,在三环控制的基础上研究了Stribeck摩擦补偿方法。对Stribeck摩擦模型开展研究,并通过实验辨识其参数,将摩擦模型引入到飞机主动侧杆伺服系统中设计摩擦补偿方法,通过前馈补偿的方式在三环控制的基础上实现摩擦补偿。通过仿真和实验,对侧杆伺服系统摩擦补偿的可行性进行了验证。实验结果表明,所研究的摩擦补偿方法,提高了系统的稳态跟踪精度,具有较好的动态响应性能。

基于ILC算法的飞机主动侧杆位置控制研究

针对飞机主动侧杆系统中现有比例控制算法的低精度问题,提出了一种结合比例控制与迭代学习控制的算法,该方法可以不断学习调节转子实际位置与期望位置的差值,对电机转动速度和交轴给定电流进行在线补偿,使侧杆位置不断向期望位置逼近。通过仿真实验对基于ILC算法的侧杆位置伺服系统进行了验证,结果表明,所提出的算法相对于传统的PID控制算法,可以有效地提升系统稳态跟踪精度,并具有较好的动态响应性能。

小型风力机风轮主动侧偏机构试验研究

根据输出的功率信号,对尾翼侧偏角度进行调节,可以在保证主动侧偏型小型风力发电机稳定安全运行的基础上,实现风能最大利用。通过实验得出不同侧偏角下风轮功率的输出,然后根据模拟输出功率信号,测试在不同工况下,主动侧偏机构动作的正确性和可行性,为整机试验做好前期准备工作。