自适应模糊控制尾翼设计及其制动性能研究

汽车尾翼是性能车、跑车中关键零部件之一,对汽车的驾驶性能和稳定性有着较大影响。在汽车行驶过程中,车速、加速度和转向角都是不断变化的,传统尾翼系统设计方法无法兼顾控制系统输入输出之间的非线性关系,以及输入的不确定性。本文提出基于模糊控制的汽车尾翼设计方法用于解决上述问题,研究了车速和制动踏板行程与尾翼攻角之间的关系,设计了自适应尾翼的执行机构并进行稳定性分析,并对加装尾翼后的车辆进行了制动性能仿真验证。研究结果表明:采用模糊控制策略可以在车辆行驶过程中自适应控制尾翼位置;设计的机构保证了尾翼传动过程所需的大传动比,并使尾翼能保持在目标位置;使用优化后的尾翼,在低速时驾驶的稳定性良好,而在高速时的制动性能提高了4.7%,制动距离由38.2缩短至36.9 m,缩短了3.3%。本研究提供了一种自适应车况的汽车尾翼设计思路,可以为汽车尾翼技术提升和产业应用提供参考。

混合动力汽车发动机启停工况扭振自适应模糊控制

混合动力汽车(hybrid electric vehicle,HEV)发动机启停过程伴随的转矩脉动,易诱发车辆传动系扭振,导致车辆动力不平顺。为解决上述问题,提出并验证基于电磁阻尼自适应模糊控制的传动系扭振主动控制方法。建立行星混联式混合动力汽车发动机启停工况动力学仿真模型和发动机启停控制逻辑,提出发动机启停扭振自适应模糊控制策略,开展2种运行状态下发动机启停工况仿真,对比分析无控制和自适应模糊控制下传动系扭转振动响应曲线。结果表明,自适应模糊控制相比无控制状态:定置停车时发动机启动和停机工况扭振平均衰减率分别为23.8%和30.1%,车辆行进间发动机启动和停机工况扭振平均衰减率分别为12.1%和23.6%。该方法可有效衰减发动机启停工况传动系扭转振动,提升混合动力汽车发动机启停工况NVH(noise,vibration,and harshness)性能。

基于自适应模糊控制的汽车焊接过程方法研究

针对当前汽车车身焊接费时费力、焊点不连续、表面质量差等问题,提出一种基于自适应模糊控制的焊接过程算法。通过构建工业机器人、C型短式伺服焊钳及旋转式双面夹具台的运动模型,利用模糊规则制定PID控制参数,有效提高了伺服控制系统的跟踪精度及动态响应能力。试验结果表明,该方法能较好地解决车身连续焊接过程生产的问题。

涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制研究

常规的涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制技术,对发动机转速扭矩参数的调整不太精准,导致转速控制效果较差;因此,提出涡轴航空发动机转速的自适应模糊控制研究;文章首先对逻辑进行模糊化处理,得到相应的隶属度函数,对其进行模糊推理,并采用重心法进行去模糊化;将模糊子集的参数作为控制器的主要参数,形成涡轴航空发动机转速模糊控制器;再基于此,构建转速模糊控制器系统结构,以便后续对实施自适应模糊控制;最后对变化率的调整规则进行设计,将转速波动控制在较小的范围内,并建立参数调整规则表,按照模糊自整定数值关系,对发动机转速扭矩参数进行精确调整,从而对发动机转速进行自适应模糊控制;仿真结果表明,使用文章设计的方法,对涡轴航空发动机转速进行自适应模糊进行控制后,能够较好地将发动机转速控制在3000 rpm附近小波动振荡,说明该方法的控制效果较好;当阶跃干扰为10 N·m时,转速波动在11.38~17.77 rpm之间,当阶跃干扰为15 N·m时,转速波动的平均值在11.69~17.81 rpm之间,相对于对比方法均较小,说明该方法具有较好的应用价值。

超大型环件径轴向轧制过程偏移机理及自适应模糊控制方法研究

超大型环件径轴向轧制过程容易产生偏移,影响环件轧制稳定性和成形质量。为研究环件偏移机理及其控制方法,分析了轴向孔型滑移区中前滑区和后滑区的分布变化规律,建立了理想情况下不产生环件偏移时锥辊旋转运动学条件,获得了滑移区的最优速度匹配系数。此外,从历史轧制数据中归纳人工控制经验后提出了基于锥辊转速自适应模糊调节的环心偏移量控制方法,基于ABAQUS软件和VUAMP子程序开发,建立了集成有环心偏移量模糊控制算法的∅10 m超大型环件径轴向轧制有限元模型,研究了采用最优速度匹配系数的常规控制和自适应模糊控制下的环心偏移量变化规律。结果表明,自适应模糊控制下的平均环心偏移量相比于常规控制降低了72.4%,仿真结果和试验数据均验证了所提超大型环件轧制过程偏移自适应模糊控制方法的有效性。

基于准零刚度隔振器的自适应模糊控制

准零刚度隔振器兼具高承载力和低固有频率,对于隔离地面的振动具有良好的效果.但准零刚度隔振器在平衡位置处刚度较低,这会使负载对低频的直接扰动力具有很强的敏感性并且隔振器的工作位置很容易出现偏差;其次,准零刚度隔振器的负载受到的扰动越大则表现出的非线性越强,这种非线性又会导致振幅放大和幅值跳跃.针对以上问题,提出了一种基于非线性准零刚度隔振器的自适应模糊控制方法,该方法在天棚阻尼的基础上增加了位置反馈量,并以负载的振动频率作为自适应系数,以Sigmoid函数建立自适应系数和振动频率之间的关系,控制方法采用模糊控制.首先建立了准零刚度隔振器的物理模型,之后利用Matlab/Simulink对系统动力学特性和控制系统进行仿真,最后搭建了主动隔振试验系统对所提方法的有效性进行验证.结果表明,所提方法对于作用在负载上的复杂且时变的直接扰动具有良好的抑制效果,同时对负载具有精准定位的作用.

具有不确定性的主从机械手自适应模糊控制

针对具有不确定性且存在执行器未知约束的遥操作机器人系统,研究自适应模糊轨迹跟踪控制方案。该方案无需精确建立机器人遥操作系统的动力学模型,也不需要测量机械臂末端的运动参数与末端受到的外力。通过自适应模糊系统逼近未知的机器人动力学模型,利用运动学参数线性化特性构建预估机器人雅可比矩阵,辅以参数更新律实现跟踪目标的近似表示。此外,通过采用Nussbaum函数处理执行器受到的输入约束实现输入约束补偿。针对遥操作机器人系统主从端受到的相互作用力,借助自适应模糊系统,在控制律中添加模糊项实现对相互作用力的逼近,从而实现更为稳定、精确的轨迹跟踪。通过李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环动力学系统是有界的,且位置误差收敛于零,仿真试验进一步证明了理论方案的有效性。

汽车磁流变半主动悬架自适应模糊控制研究

针对汽车磁流变半主动悬架存在非线性及不确定性等因素而难以控制的问题,提出采用自适应模糊控制策略并进行了研究。在分析磁流变减振器输入输出特性的基础上,针对1/4车辆悬架模型设计了自适应模糊控制器并进行了仿真分析。以某微型车为试验用车,搭建了平顺性道路试验系统,进行了不同车速、不同控制策略(自适应模糊控制和天棚控制)下的随机路面试验,试验结果与仿真结果相吻合,说明将自适应模糊策略应用于半主动控制是可行的,能够抑制车身的垂直振动,提高乘坐的舒适性,且控制效果要优于天棚控制。

一类自适应模糊控制方法研究及在锅炉汽温控制中的应用

尽管模糊控制技术适合于控制具有非线性和不确定性的对象,但常规的模糊控制系统缺乏自适应能力,限制了模糊控制技术的广泛应用。该文针对PID型模糊控制器,首先研究了模糊控制器相关参数与控制系统品质之间的关系,在此基础上,进一步提出了该类模糊控制器的参数校正方法,从而使所提出的模糊控制系统具有一定的自适应能力。论文最后将文中的自适应模糊控制方法应用到锅炉过热蒸汽温度控制中,取得了良好的控制效果。

无刷直流电机自适应模糊控制的研究

无刷直流电机(BLDCM)的高性能控制研究始终是运动控制领域中的一个重要研究方向,模糊自适应方法的提出为 BLDCM 控制系统的设计带来了全新的思路。基于BLDCM 数学模型,利用结合自适应策略的模糊控制方法,实现转动惯量变化情形下转速的快速跟踪控制,并通过李亚普诺夫函数证明了速度控制器的稳定性。基于模块化建模工具 Matlab/Simulink 建立 BLDCM 控制系统模型,采用dSPACE 实时仿真环境自动生成控制回路的实时代码,构建便捷高效的在线实时控制平台。仿真及实验结果证明:控制系统运行平稳,自适应模糊策略具有良好的静、动态特性。

规则自适应模糊控制在同步发电机励磁系统中的应用

对于像电力系统这样的典型非线性系统,采用常规PID控制器很难保证系统在不同工作状态下均取得良好的控制效果。采用模糊参数自适应PID励磁控制器对解决小干扰下的励磁控制问题具有较好的控制效果。当系统工作状态变化较大以及遇到较强的干扰时,系统控制性能将趋于恶化。为解决此问题,提出了同步发电机励磁系统的规则自适应模糊控制方案。主要讨论在模糊集Ai、Bi 的比例因子K1、K2、K3给定的条件下,通过调整 di 的取值来实现控制规则的 自适应问题, 该规则自适应机构由两组关于控制规则自生成与自校正的元规则组成。仿真结果表明,所提出的方案正确可行并具有良好的性能。

车辆起步过程发动机恒转速自适应模糊控制研究

车辆起步发动机恒转速控制是一种有效的起步控制策略,如何实现发动机转速跟随目标转速曲线变化以提高起步性能是一个难点。针对这一问题,制定了离合器接合控制原则,设计了以发动机转速及其目标转速、离合器行程为控制参数的自适应模糊控制及相应协调规则构成的控制系统。仿真试验表明在不同工况下该控制策略均能保证发动机基本无超调地达到目标转速,实现了发动机恒转速起步,离合器滑摩功小,能够反映驾驶员起步意图,提高了车辆起步性能。

欠驱动船舶航迹Backstepping自适应模糊控制

针对欠驱动船舶直线航迹跟踪问题,提出一种Backstepping自适应模糊控制方法.在模糊逼近误差存在未知上确界的假设条件下,基于Lyapunov理论证明了闭环系统在所有信号一致最终有界意义下具有均方意义稳定性本文提出的控制器具有设计直观和结构简洁的特点,并且对参数摄动和外界干扰都具有良好的鲁棒性.在状态变量和控制输入共同约束下的仿真实验验证了该方法的有效性.

汽车防抱制动系统自适应模糊控制算法

提出了一种基于自适应模糊算法的防抱制动系统控制方式,针对汽车纵向双轮模型,设计了模糊控制器和滑移率校正器,校正器通过车辆的输入输出参数辨识最佳滑移率,并调整系统控制参数,以提高系统的控制性能,仿真实验验证了控制算法的有效性。

伺服系统机械谐振抑制的自适应模糊控制方法

针对伺服系统中普遍存在的机械谐振问题,建立了系统的状态方程模型。将与机械谐振密切相关的系统参数设为不确定变量,采用自适应模糊逻辑系统在线估计包含这些参数的非线性环节,并基于反步法设计了自适应模糊控制器,有效地抑制了伺服系统中机械谐振的影响。采用李雅普诺夫方法证明了伺服系统位置跟踪误差的指数收敛性。仿真实验表明本方法具有很好的自适应性能,能够减小系统传递力矩的振荡,显著提高伺服跟踪的精确度和动态性能。

直接在位置控制机器人上实现力/位置自适应模糊控制

本文提出一种直接在位置控制机器人上实现力／位置自适应模糊控制的方案，使得对于一般工业机器人，在不改变其原有位置控制器的前提下，实现力／位置控制．仿真结果表明，该控制方法使机器人控制系统对工作环境接触刚度的自适应能力得到显著的改善．

机器人轨迹跟踪的间接自适应模糊控制(英文)

为把已有的模糊控制算法应用于多自由度机器人的实时控制中,将间接自适应模糊控制算法从单输入单输出(SISO)系统推广至多输入多输出(MIMO)系统,并给出了系统收敛的严格数学证明.另外对于n关节的机器人轨迹跟踪问题,设计了一种新型控制器能够保证系统的最终一致有界性(u.u.b.).通过对具有远程独立电机驱动的双连杆机械臂的仿真试验证明了该方案的可行性.

基于观测器的一类非线性系统的自适应模糊控制

针对一类有界的不确定非线性系统设计了模糊观测器和自适应控制器.该方法不需要系统状态完全可测的条件,而是通过模糊观测器估计系统的状态变量并且能保证观测误差是一致最终有界的.该自适应控制器取得了良好的控制效果并且保证了跟踪误差的一致最终有界性.仿真结果表明了本文所提出的方法有效性.

基于自适应模糊控制的分数阶混沌系统同步

本文主要研究了带有未知外界扰动的分数阶混沌系统的同步问题.基于分数阶Lyapunov稳定性理论,构造了分数阶的参数自适应规则以及模糊自适应同步控制器.在稳定性分析中主要使用了平方Lyapunov函数.该控制方法可以实现两分数阶混沌系统的同步,使得同步误差渐近趋于0.最后,数值仿真结果验证了本文方法的有效性.

一种自适应模糊控制器及其在电解铝过程控制中的应用

针对一类被控变量不能直接连续测量的复杂系统 ,提出一种自适应模糊控制方法。它能够根据控制效果 ,自校正控制参数 ,优化控制规则。这一方法已成功应用到电解铝过程的氧化铝浓度控制中。实际运行结果表明 ,这种控制方法能满足控制要求 。