自适应摩擦估计和补偿控制的高精度机电伺服系统控制研究

为了能较好地克服直接驱动机电伺服系统控制过程中摩擦等干扰因素的影响,使控制结果更为准确,设计了一种自适应摩擦估计和补偿控制的高精度直接驱动机电伺服控制系统。通过对直接驱动伺服系统的运动学进行分析,获取控制系统的非线性方程,并利用该方程得出黏性摩擦、库仑摩擦以及摩擦力矩的方程,利用可变电压脉冲宽度调制(PWM)驱动器设计了直接驱动伺服控制系统。在电磁转矩模型的基础上,求取了伺服系统的控制方程。采用自适应的PID控制器以及最佳跟踪模型,构造了一个具有补偿反馈和比例积分反馈的自适应控制模型,通过该模型自适应地对摩擦值进行估计和补偿,以实现对直接驱动机电伺服系统的准确控制。实验中采用了不同波形作为参考信号的激励,利用本文方法对参考信号进行了拟合。从实验结果可见,本文方法对直接驱动机电伺服系统的控制准确度较高,对不同激励信号的适应性较强,具有较好的控制性能。

自适应摩擦估计和补偿的电机伺服系统高精度控制研究

永磁直驱伺服系统由于摩擦和扰动的存在,无法满足系统准确性和稳定性的要求。基于此,提出采用自适应摩擦估计方法实现对系统中摩擦力矩的观测和补偿。建立直驱伺服系统的数学模型,设计了用于摩擦估计的状态观测器模型,为获得摩擦力矩的一般表达形式,通过多项式拟合,结合观测器输出,建立新的摩擦力矩一般表达式;提出一种具有补偿反馈和比例积分反馈的控制律,通过试验验证了提出的摩擦估计模型的有效性;开展了弦信号和方波信号下的试验研究。结果表明:所设计的控制方法能够有效估计和补偿系统中摩擦力,实现转角位置的高精度跟踪。

湿式双离合器的摩擦参数估计

湿式双离合器扭矩的精准传递对其换挡品质具有重要影响,但离合器的摩擦特性受材料间的相互作用及油液的热降解等因素影响而变化,进而影响传递扭矩的精度,本文提出了一种在线估计离合器摩擦参数的方法。首先设计了自适应扭矩观测器,该观测器可通过车辆已有的传感器估计出离合器换挡时的传递扭矩;其次将离合器结合阶段分为流体动力润滑阶段、部分润滑阶段和机械接触阶段,并基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因数模型,利用递推最小二乘方法估计出了相应的系数;最后利用Stribeck摩擦模型对所估计出的参数进行计算得到了离合器接合时的实时动态摩擦因数模型,为湿式双离合器在线故障诊断及传递扭矩的精准控制提供了基础。

基于道路摩擦系数估计的智能小车紧急避障策略研究

雾霾环境下驾驶员的视野受到限制,无法准确估计周围的环境信息,对行车安全具有重大影响。自主紧急制动(AEB)系统是一种重要的车辆主动安全功能,用来避免碰撞或减轻碰撞程度。通常,AEB系统利用一个碰撞时间TTC衡量与障碍物发生碰撞的危险程度。通常设计用于制动的TTC门槛值时假设道路摩擦系数为常数,然而,道路情况复杂多变,道路摩擦系数也是变化的,驾驶员在雾霾环境下更难准确估计道路摩擦系数。因此,开发了一个考虑不同摩擦系数对TTC门槛值影响的AEB控制策略。首先用一个复合滑移率轮胎模型来估计峰值道路摩擦系数,再用该系数计算TTC的门槛值,进而利用该TTC门槛值衡量与障碍物发生碰撞的危险程度。因为可以实时识别道路摩擦系数,提出的AEB策略可以自适应雾霾环境下不同的道路表面。仿真结果表明了该方法的有效性。

高精度数控加工过象限摩擦误差补偿方法研究

为提高工件数控加工的轮廓精度,针对加工轨迹在换向过程中的过象限摩擦,提出一种基于脉冲响应矩阵的摩擦力估计和补偿方法,能够准确估计轨迹换向时的摩擦力,有效提高工件加工的表面质量。首先建立伺服进给系统的动力学模型和系统单轴跟踪误差的解析模型,确定轨迹轮廓误差的影响因素;其次,利用脉冲响应矩阵获取伺服系统的模型信息,再根据已获取的模型信息和叠加原理估计系统在换向时的摩擦力;最后基于过象限摩擦力的估计结果,在实际轨迹执行过程中实现过象限摩擦的补偿。利用Matlab/Simulink仿真分析研究了所提方法的正确性和有效性,并通过实验说明了过象限摩擦在线补偿对减小轮廓误差的影响,为解决由机械平台换向所引起的轮廓误差提供方案。

湿式双离合器换挡优化控制

双离合变速器的换挡过程控制是其品质提升的关键,提出了一种基于摩擦参数估计的换挡控制方法。首先,基于扩展卡尔曼滤波设计出了估计湿式双离合器换挡过程中两个离合器传递扭矩的方法;其次基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因数模型,利用递推最小二乘法估计出了换挡过程中相应的系数并计算得到离合器接合过程中的实时动态摩擦因数;最后使用模型预测控制优化出换挡过程中两个离合器的需求扭矩,结合估计获得的动态摩擦因数逆推出液压执行机构的需求油压,进而达到改善车辆换挡品质的目的。基于MATLAB/Simulink平台搭建了装备湿式双离合变速器的车辆模型并对提出算法进行了仿真验证,仿真实验结果表明使用该控制方法后离合器换挡过程的冲击度和滑摩功都有所降低,验证了该方法对改善湿式双离合变速器换挡品质的有效性。