基于滑模极值搜索算法的车辆驱动防滑控制策略

为了提高车辆的驱动防滑能力,提出了一种基于滑模极值搜索算法的驱动防滑控制策略。采用滑模极值搜索算法作为一种自寻优方法找到轮胎力-滑转率曲线的极值点,无需估计路面附着系数和建立理想参考模型就可以将轮胎的滑转率控制在最优滑转率附近,提高车辆的动力性和方向稳定性。在Matlab/Simulink中建立车辆系统仿真模型。仿真结果表明,此控制策略能使车辆在驱动过程中快速达到实时路面条件下的最优滑转率,增强了车辆的动力性能。

重载机车滑模极值搜索最优粘着控制研究

为解决因轨面潮湿、雨雪外界条件变化等因素影响轮轨粘着特性而导致重载机车牵引力不能有效发挥的问题,提出一种基于滑模极值搜索的超螺旋滑模最优粘着控制算法。首先建立重载机车动力学模型;然后根据极点配置法设计全维状态观测器实时估计轮轨粘着系数,采用滑模极值搜索算法实时搜索出变化轨面的最佳蠕滑速度,并应用微分跟踪器跟踪最佳蠕滑速度导数;进而采用超螺旋滑模控制算法设计控制器使重载机车运行于最佳粘着点附近。仿真结果与传统滑模控制相比,粘着系数搜索到实际最优值的时间提前10 s,转矩误差保持在3%内;所提出的控制方法能够快速搜索到不同轨面下的最佳蠕滑速度,实现了重载机车的最优粘着控制。

基于滑模极值搜索的无级变速器夹紧力控制策略

针对无级变速器传统夹紧力控制进行优化,提出基于滑模极值搜索的控制策略。建立具有非线性、离散性的滑移率数学模型,并证明无级变速器传动效率和金属带滑移率在一定速比下存在的特殊关系,设计滑模极值搜索控制器。利用该控制器对滑移率最优区域进行监控搜索。通过振荡过滤干扰信号的方式,收敛获取到最优滑移率。其中,以系统失稳的临界值为约束目标,通过主动轮转矩较强的抗干扰能力,显示出该控制系统具有良好的鲁棒性。为验证夹紧力控制策略的有效性及可行性,建立仿真平台及实车试验平台。仿真及实车验证结果表明:滑模极值搜索控制与传统夹紧力控制相比较,传动效率提高7.98%~9.98%,燃油效率提高1.15%,ECE+EDUC工况下系统油耗降低约5.54%。滑模极值搜索控制算法的提出,为满足整车提高燃油经济需求的可靠性、稳定性及优化空间提出了一种新方法。

滑模极值搜索算法ABS控制及对汽车侧向稳定性补偿

针对ABS控制时路面附着系数复杂多变以及最优滑移率难以准确估计的难点,提出一种基于滑模极值搜索算法的ABS控制,它根据"轮胎制动力-滑移率曲线"的单峰值特性,通过极值搜索算法不断的搜寻曲线的极值点,同时运用滑模变结构控制来快速逼近极值点。针对转弯制动耦合工况,通过引入方向盘转角对控制律进行修正,补偿车辆转弯时的侧向稳定性。在MATLAB/Simulink中建立了整车七自由度模型,对设计的控制器进行了仿真验证。结果表明:直线制动时,所设计的控制器可以快速搜寻到最大制动力和最优滑移率。转弯制动时,考虑了转向修正后制动滑移率有所减小而轮胎侧向力增大,但停车时间并未明显增加,提高了汽车的侧向稳定性;当路面条件改变时,控制器能够自适应路面附着系数的变化。

改进滑模极值搜索控制在阻抗匹配的应用

针对等离子体隐身中机载小型化射频电源在阻抗匹配网络的匹配速度慢和匹配精度低的问题,提出了一种新的阻抗匹配优化算法。通过分析射频电路阻抗匹配过程提出优化目标函数,根据电路输出有功功率与匹配电容的特性曲线自寻优系统峰值,利用切换环节结合终端滑模控制设计了改进终端滑模极值搜索算法,得到L型匹配网络电容的优化值,获得射频源输出最大功率,并证明了该控制方法的稳定性。该方法在滑模极值寻优二三模式切换时设定阈值函数,并在滑模振荡阶段加入终端滑模面减小系统稳态误差,保证了系统稳态振荡幅值减小的基础上提高收敛速度,并降低系统计算复杂度。通过与传统滑模搜索进行对比,仿真和实验结果证明了该方法有效性。

改进滑模极值搜索控制在风能转换系统最大功率追踪的应用

针对传统的滑模极值搜索控制算法在永磁风能转换系统的最大功率追踪过程中存在稳态振荡、突变风速下跟随性差的问题,提出了无稳态振荡的改进滑模极值搜索控制算法。为改善追踪精度,导出了直流侧参考电压稳态振幅与算法参数间的数学关系,并对其进行优化。采用无需载波就可以直接产生开关信号的功率滑模控制器来改善系统的跟随性,免去了风能转换系统传统PI控制器中的参数调整过程。最后,以MATLAB为平台搭建了小型永磁风能转换系统,证实了所提方法的有效性和实用性。

滑模极值搜索算法与控制器的一体化设计

针对滑模极值搜索算法与控制器采取单独设计会导致系统难以发挥最佳性能的问题,提出在传统滑模极值搜索控制系统中将滑模极值搜索算法与控制器一体化的设计方法,通过建立滑模极值搜索算法与被控对象的一体化模型,运用终端变结构切换面和相应的控制策略,使得极值搜索系统的输出能够在较短的时间内搜寻并稳定于全局最优值.仿真结果验证了此设计方法的有效性.

基于滑模极值搜索的SSC-LINAC RFQ调谐系统设计与测试

将滑模极值搜索算法引入基于腔体反射信号的SSC-LINAC射频四极场加速器(Radio Frequency Quadrupole, RFQ)腔体频率稳定系统设计中,结合Lyapunov稳定性理论和SSC-LINAC RFQ高频系统的特点,对滑模极值搜索算法的控制增益和参考信号进行改进;通过求解微分方程,得到腔体反射信号关于时间和调谐杆位置的函数。通过软件仿真和设计硬件系统,对基于滑模极值搜索算法的调谐过程进行仿真与实际测试,结果显示,所设计的频率稳定系统能够在较短时间内实现SSC-LINAC RFQ腔体功率自动馈入过程且频率稳定度满足设计指标要求,通过了长时间稳定性试验。证明了将滑模极值搜索算法应用于高频谐振腔调谐工作的可行性。

基于滑模极值搜索-PI复合控制的光伏发电系统最大功率点跟踪仿真研究

为了提高光伏发电系统的效率和可靠性,需要对光伏发电系统中最大功率点进行跟踪。为了消除滑模极值搜索算法在最大功率点附近产生的振荡问题,提出了滑模极值搜索-PI复合控制方法。分析了该控制算法的原理,并设计了相应的控制系统。在Matlab/Simulink环境下建立动态模型进行仿真研究,实现了对光伏发电系统的最大功率点快速、准确地跟踪,并去除了最大功率点处振荡,提高了系统稳定性和能量转换效率,具有一定的实用价值。

计及疲劳载荷基于极值搜索控制的风电系统最佳出力追踪

针对变速恒频风电机组在额定风速以下运行时,快速稳定地进行最大风能出力追踪问题,提出了计及机械转矩变化约束并基于滑模极值搜索控制的风电系统最佳出力追踪控制新策略。采用命题的方式,证明了该控制策略的稳定性。基于控制系统稳定性条件,提出该控制系统的参数自适应调整方法,使得控制系统具有较好的控制品质的同时,避免了人为调整参数以获得较好控制品质的繁琐。进而分析并推导出只需在滑模极值搜索控制系统中添加转子转速参考值?ref速率限幅环节即可计及机械转矩变化约束;在此基础上,提出了基于自适应调整策略的?ref速率限幅值的确定方法;从而使得风电系统出力在追踪最佳出力曲线时,风电系统转子的机械转矩实现平稳变化而没有震荡,相应地降低了机械疲劳程度,从而在一定程度上延长了机组的使用寿命。算例证明了文中方法的有效性。

无稳态振荡极值搜索重载机车最优粘着控制

针对提高重载机车的粘着利用率问题,提出了一种基于无稳态振荡极值搜索算法的最优粘着控制策略。首先,建立了重载机车动力学模型;其次,采用无稳态振荡极值搜索算法设计了重载机车最优粘着控制器。上述方法无需估计轨面的粘着系数,根据粘着特性曲线可自寻优搜索峰值,使轮轨和机车间的蠕滑速度控制在最优点附近。最后,与传统的滑模极值搜索最优粘着控制方法进行仿真对比。仿真结果表明,稳态振荡极值搜索有效解决了滑模极值搜索法存在的稳态振荡问题,验证了方法的有效性。

基于滑模优化与神经控制的船载风力发电系统最大功率跟踪方法

[目的]旨在解决船载风力发电系统中传统的最大功率跟踪算法的稳定性和快速性差问题。[方法]在系统分析船舶运动合成风场特性的基础上,提出基于单神经元比例积分(SNPI)的最优机械角速度跟踪控制策略,用以提升风机重启的跟踪快速性。同时,采用功率滑模极值搜索(PSMES)算法取代依赖风速精确测量的叶尖速比(TSR)方法,实现机械角速度的快速优化与发电系统频繁重启下的最大功率搜索。[结果]仿真结果表明,相比于传统算法,采用机械角速度PSMES优化和SNPI控制的最大功率跟踪策略可将快速性能提升50%以上,且稳定性能得到了改善。[结论]研究表明,所提最大功率跟踪算法具有明显的快速性和稳定性优势。

MB-CVT电液控制系统智能优化设计

为了提高配有金属带式无级变速器车型燃油经济性,提出基于滑模极值搜索理论的控制算法和基于滑模极值搜索控制与传统夹紧力控制相结合的一体化式联合控制方法;设计了滑模极值搜索控制和传统液压控制合为一体化的联合控制系统。建立具有非线性、离散性的数学模型;分析无级变速器传动效率和金属带滑差率在一定速比下存在特殊曲线关系;测试主/从动轮夹紧力比值系数,完成了速比跟踪控制器及变化率控制流程设计。依据滑模极值搜索算法原理,完成了滑模极值搜索控制器设计。在具有环境仓的转鼓试验台上进行整车试验,试验结果表明:采用一体化式控制的金属带式无级变速器车型油耗为7.18L/100km,比传统控制系统的油耗降低约5.64%;主、从动压力安全系数倒数指标均小于1。满足整车提高燃油经济需求的可靠性、稳定性及优化性能。

分布式驱动舰载机无杆式牵引车的驱动防滑

考虑舰船多自由度的耦合运动影响,基于舰船甲板上的轮毂电机驱动舰载机无杆式牵引车时变非线性纵向动力学模型的基础,建立了目标牵引车及其驱动轮的运动学模型。采用滑模极值搜索算法,无需预先估计舰面附着系数和最优滑转率,在线自动搜寻最优滑转率,使得牵引车获得最大的轮胎驱动力。在Matlab/Simulink平台建立了目标牵引车驱动防滑系统的仿真模型。仿真结果表明:牵引车由于等效质量以及甲板附着系数大,滑转率相对较小;此控制策略能使目标牵引车在驱动过程中快速达到的最优滑转率附近,时效性和鲁棒性都很好。

电传动装甲车辆轮毂电机宽速域矢量控制

为使装甲车辆在运行过程中获得良好工作状态,通过在基速以下区域采用基于滑模极值搜索(Sliding Mode Extreme value Search Control,SMESC)的最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)控制算法(SMESC-MTPA)和在基速以上区域使用弱磁控制算法的方式控制电传动装甲车辆轮毂电机,并考虑电流在高速段的交叉耦合效应及电机参数变化影响,在基速以上区域使用变交轴的单电流控制法进行弱磁控制,进而搭建基于MATLAB/Simulink的仿真模型,并通过仿真验证了该控制策略的正确性。