基于神经网络非线性模型的线控转向系统控制

进行汽车线控转向系统动力学分析及控制算法研究,需考虑动力学模型的非线性。首先建立基于魔术公式轮胎模型的非线性二自由度整车模型,然后基于神经网络方法训练逼近映射汽车模型输入与输出的关系,最后采用模糊控制方法由车速、转向盘转角等得到转向传动比控制算法。结果表明,基于神经网络的非线性整车模型与样本数据较好吻合,满足研究需要。转向传动比模糊控制算法考虑了转向轻便性和稳定性,提高了汽车操纵稳定性。

基于二自由度预测模型的软扭矩控制方式

针对软扭矩控制方法在控制钻杆钻井过程中难以预测角位移和角速度的情况,提出一种基于二自由度预测模型的软扭矩控制方式。该方法采用扭摆模型来分析非线性振动规律,建立钻杆钻进方程,利用钻杆在不同位置转动惯量的不同,将三自由度钻柱模型简化为二自由度钻柱模型,并将两种模型在模拟数据中进行比较。实验表明,该软扭矩控制方法方式可以简化并替代复杂的非线性运动方程,具有更高精度的控制结果,从而实现更高的性能。

基于二自由度的多轴车操纵稳定性计算

文章建立了六轴车线性二自由度模型,对表征整车操纵稳定性的稳态响应和稳定性进行了分析,结果表明该车型具有稳定性。本文对多轴车的操纵稳定性分析具有借鉴意义。

汽车转向非线性平衡点遗传算法求解及其改进

针对汽车转向非线性平衡点求解问题,研究了遗传算法求解效果并提出改进方法.建立汽车转向二自由度模型,说明汽车转向非线性平衡点只能数值迭代求解的原因,构造适于智能优化方法的适应度函数,提出了确定可行求解范围的方法.在车速70 km/h、路面附着系数0.5和前轮转角0~0.2 rad的行驶条件下,应用遗传算法求解得到3个平衡点.通过比较大小两个转角的适应值曲面,说明遗传算法求解小转角平衡点不满足精度的原因,提出了遗传算法与BFGS(broyden-fletcher-goldfarb-shanno)拟牛顿法融合的求解流程.结果表明:融合求解流程可以求解满足精度要求的小转角平衡点,求解效率高于遗传算法,弥补了遗传算法单独求解的不足.

汽车转向非线性平衡点求解新方法及其应用

针对汽车转向非线性稳定性平衡点确定问题,提出了求解汽车转向非线性平衡点的一种新方法。建立了汽车转向非线性2自由度模型,采用简化魔术公式轮胎模型描述非线性轮胎侧向力。给出了转向非线性平衡点的表示,对粒子群算法进行了简要分析,提出了求解转向平衡点的粒子群算法。设计了前轮转角、路面附着系数和车速分别变化的3种行驶条件,对3种行驶条件下的转向非线性平衡点进行了求解。结果表明,粒子群算法可以准确求得汽车转向非线性平衡点,适应值小于设置的10-4的精度。

非线性二自由度主动悬架滑模控制方法的研究

以非线性二自由度主动悬架模型为研究对象,分析与验证了基于参考天棚模型的滑模控制算法在非线性悬架控制中的有效性。根据参考天棚模型和非线性二自由度模型中簧载质量位移和速度相等,利用滑模控制方法,给出了非线性二自由度主动悬架的控制力的计算方法。试验测试了有无控制时非线性二自由度主动悬架系统中簧载质量的加速度,验证了主动悬架的控制力的计算方法的有效性。给出了参考天棚模型中天棚阻尼系数的选择方法,研究了控制参数对非线性二自由度主动悬架控制效果的影响。基于非线性二自由度主动悬架模型,计算分析了滑模控制和线性二次型最优(Linear quadratic regulator,LQR)控制的主动悬架性能指标。结果表明:对于非线性二自由度悬架系统,基于参考天棚滑模控制的主动悬架系统可以获得更优的性能指标。

车辆横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度识别方法的研究

车辆参数辨识在汽车正逆向开发及控制器设计等方面是必要前提与技术难点。目前参数的获取主要有两种方法:通过仪器测量的方法和系统辨识技术。研究了一种能够识别横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度的实验辨识方法。该方法通过汽车转向盘转角脉冲输入获得的实验数据,首先采用时域法辨识车辆横摆角速度对转向盘转角和侧向加速度对转向盘转角的传递函数,再通过非线性最小二乘法拟合传递函数中包含的横摆转动惯量和前后轮胎侧偏刚度,使所得频响特性和辨识所得频响特性误差最小,最后通过仿真验证该方法的理论可行性。所提的实验辨识获得横摆角速度和轮胎侧偏刚度参数的优点是无需特制或购买专用测量设备,尤其在实验条件受限情况下,更具有重要的工程实际意义。

车辆转向非线性平衡状态求解及其稳定性确定

针对车辆转向非线性平衡状态及其稳定性确定问题,提出了求解车辆转向非线性二自由度模型平衡状态的一种新方法及其稳定性判据。首先,建立了车辆转向非线性二自由度模型,采用简化魔术公式轮胎模型描述了轮胎非线性侧向力。然后,提出了求解相应模型转向非线性平衡状态的粒子群算法,通过理论分析得到平衡状态稳定性判据。最后,设计了前轮转角、路面附着系数和车速分别变化的3种行驶条件,应用粒子群算法和拟牛顿法对3种行驶条件下的转向非线性平衡状态进行了求解和稳定性判断。结果表明,本文方法可以准确求解车辆转向非线性二自由度模型平衡状态,求解效果优于拟牛顿法,稳定性判据适用于确定平衡状态的稳定性。

液压悬置系统的幅频特性分析及优化设计

为提高动力总成液压悬置系统的隔振性能,文章考虑了惯性通道解耦盘式液压悬置的幅频非线性特性,通过对液压悬置的上液室刚度和惯性通道内液阻进行参数识别,建立了具有幅频特性的液压悬置动刚度模型,并通过试验数据验证了该模型的准确性;在整车二自由度模型的基础上,采用模式搜索算法对液压悬置的内部参数、车身的传递系数和车身的传递加速度系数进行了优化设计。结果表明,该优化设计方法优化效果良好,而且在怠速工况下悬置传递到车身的动反力明显降低。

基于模型预测控制的机械臂轨迹跟踪算法

机械臂控制系统常采用比例—积分—微分控制(PID)等方法,但存在超调、抖动等问题,制约了控制精确度。模型预测控制(MPC)方法能够对预测模型进行反复优化和反馈校正,在机械臂控制中具有优势。考虑机械臂输入输出参数多、强耦合等非线性特性,以二自由度机械臂为例,对MPC方法进行改进研究:首先,根据拉格朗日方程,对机械臂进行非线性动力学算法分析;然后,在特定的状态向量和控制向量下,对非线性动力学方程进行线性化推演;最后,采用最小二乘法,计算得到轨迹跟踪的最优输入量,从而实现对机械臂的轨迹跟踪和控制器设计。数值仿真表明:相比PID控制方法,MPC方法能够在更短的时间内对机械臂轨迹进行更精确的跟踪;即使机械臂受到外界力矩干扰和位移干扰,算法也能在短时间内收敛于稳定状态。