四轮独立电驱动越野车驱动力优化控制

为了充分利用四轮独立电驱动越野车各轮转矩独立可控的优势,提高越野车的牵引力和越野能力,提出了一种驱动转矩协调控制策略.根据越野车前后轴载荷预分配驱动电动机转矩,利用基于车轮滑转率-路面附着系数的极值寻求算法实现路面最优滑转率估计.采用比例-积分-微分(proportional-integral-differential, PID)控制-滑模控制(sliding mode control, SMC)和基于状态的驱动力再分配方法实现各轮驱动转矩的协调分配,抑制越野车在恶劣路面条件下的车轮打滑.通过CarSim/MATLAB联合仿真以及硬件在环(hardware-in-the-loop, HIL)测试,进行了爬陡坡、单一附着路面、对开路面及连续起伏路面工况的试验验证.结果表明:提出的控制策略能根据实际工况分配驱动轮的转矩,降低驱动轮滑转率,实现整车驱动力的优化.

基于MATLAB的3-RPS并联机构控制系统仿真

针对传统螺旋法求解并联机构Jacobian矩阵的缺陷,提出了一种基于并联机构微运动分析的微位移法.该微位移法在求解过程中可避免求解超越方程组的难题,且得到的Jacobian矩阵为非奇异方阵.同时,针对并联机构传统控制器轨迹跟踪精度低的问题,设计了一种基于并联机构动力学方程和比例切换控制律的滑模变结构控制器(SMC).首先,建立机构的MATLAB/SimMechanics仿真分析模型,采用微位移法求解并联机构的Jacobian矩阵,为控制系统提供理论参考输入值.其次,设计SMC控制器,运用Lyapunov函数证明控制器的稳定性;最后,分别建立机构PID控制和SMC控制系统的MATLAB/Simulink框图,对其进行仿真分析与对比.结果表明:SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的精度高,稳态误差小,且鲁棒性强,响应速度快,从而验证了SMC控制的有效性.

3-RPC并联机构微运动分析及控制仿真

采用微运动法求解并联机构的Jacobian矩阵,可避免传统螺旋法解超越方程组的难题,且得到的矩阵是非奇异方阵。基于3-RPC并联机构模型,运用微运动法求解机构的Jacobian矩阵,将其作为控制系统的输入输出理论参考值。建立机构的Solid Works三维模型,并转化为Matlab/Sim Mechanics仿真分析模型。基于比例切换控制律设计滑模变结构控制器(SMC),采用Lyapunov函数证明SMC控制器的稳定性,分别建立PID控制器和SMC控制器的Matlab/Simulink系统框图并进行仿真分析与对比,结果表明:SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的高,且响应速度快,鲁棒性强,从而验证了SMC控制的有效性。

单杆柔性机械臂的轨迹跟踪与末端弹性振动复合控制

针对单杆柔性机械臂末端轨迹跟踪和弹性振动抑制的问题,提出了一种基于奇异摄动法的复合控制方法。采用假设模态法和Lagrange方程推导出柔性臂的动力学模型。基于奇异摄动法将柔性臂的刚柔耦合动力学方程分解成慢变(刚性)和快变(弹性)两个子系统。慢变子系统控制器选择滑模控制和PID控制相结合的方法以抑制控制输入引起的抖振,快变子系统则选择LQR最优控制方法以实现简单的线性状态反馈控制律。数值仿真表明:该方法不仅能实现柔性臂的轨迹跟踪,而且有效地抑制了柔性臂运动过程中的弹性振动。并且,采用滑模控制和PID控制相结合的方法设计的慢变子系统控制,能减少普通滑模控制中的输入抖振,具有更好的控制效果。

基于滑模控制的机载作动器摩擦转矩补偿研究

针对机载电动静液作动器(EHA)伺服系统中非线性摩擦产生的不良影响,提出了非线性滑模控制(SMC)方法。在对EHA伺服系统以及非线性摩擦特性进行分析的基础上,建立了EHA伺服系统各部分模型。通过SMC方法与典型比例-积分-微分(PID)控制方法的比较可知,滑模控制对抑制位置阶跃信号振荡、消除由于摩擦引起的正弦信号平顶(死区)等方面效果显著。仿真结果证明了非线性Stribeck曲线摩擦模型的合理性,也表明滑模控制器对非线性控制对象具有良好的控制效果。

基于状态观测器的直流伺服系统摩擦补偿

针对直流伺服系统中非线性摩擦干扰问题,提出了一种基于状态观测器的滑模变结构控制补偿方法,并给出了稳定性证明。对动态摩擦模型中的不可测状态变量设计了一闭环状态观测器,对动态摩擦力矩进行实时估计。在此基础上,对滑模变结构控制器增益通过RBF(Radial Basis Function)网络进行自适应控制,削弱系统抖振。仿真结果表明滑模-RBF网络控制可对非线性摩擦干扰进行有效的补偿,系统的动态、静态性能得到改善。

用PID算法反馈控制直流电机

用凌阳SPMC75F2413A单片机配合编码器对直流电机进行闭环反馈控制,使直流电机带动的钩状扫描针停在规定的位置上.使用PID反馈控制算法进行反馈控制,使用编码器将钩状扫描针的位移转换为电脉冲,通过单片机对采回的电脉冲进行分析处理,与规定值比较,利用差值算出PWM输出信号,控制直流电机正转或反转,即钩状扫描针若高于规定位置直流电机随即反转,若低于规定位置直流电机正转.

滑模变结构控制在低速交流伺服系统的应用

应用MATLAB仿真设计滑模变结构控制器,通过在低速伺服系统中的仿真试验及与经典PID控制器比较,验证了滑模变结构控制器可以较好地解决零速度爬行问题。

基于滑模控制方法的航空发动机控制系统改进设计

为改善传统基于线性控制方法(PID控制)设计航空发动机控制系统在极限保护方面的不足,提出利用非线性控制理论——滑模控制取代原有控制系统中的线性控制器,设计了发动机稳态控制器与基于max-min控制逻辑的极限保护器的综合系统。与传统PID控制方法的控制效果相比较,滑模控制方法可在保证发动机不超限的情况下充分发挥发动机潜能。讨论了边界层厚度等因素对滑模控制抖动的影响。采用滑模方法设计的控制器在硬件在回路平台(HIL)上通过了仿真验证,满足实时性要求。

WindML工业平台下开发S1d13506驱动及显示功能的实现

讨论的内容是使用风河公司提供的WindML来开发爱普生公司生产的S1d13506显卡芯片的驱动,并编写显示程序。在整个开发过程中,WindML提供了快捷便利的编程环境和程序框架。使用WindML提供的API函数,可以开发出用户自己定制的应用程序。同时,WindML给出了通用的显卡驱动程序框架,编程者可以参考这些程序来开发显卡驱动。显卡驱动配置好以后,通过编译工具编译,生成相应的驱动模块,加进VxWorks镜像中,便可以实现显卡的驱动以及建立人机交互的环境。

基于DeviceNet现场总线的SMC控制器设计

在DeviceNet网络中,控制器一般采用PID算法,但是有很多对象是非线性的,并且网络传输过程中经常干扰,导致PID算法的结果不是很理想。滑模变结构控制是一种鲁棒性很强的控制算法,将滑模变结构控制应用到DevicNet网络,能够较好的克服过程中的干扰和对象的不确定性。实验结果证明SMC控制算法能够更好地实现控制。

单轴稳定平台滑模变结构伺服控制研究

单轴稳定平台能够有效地隔离载体的扰动,使安装在平台上的装置精确保持动态基准,以达到控制系统期望的姿态。针对稳定平台伺服系统中负载转矩和载体滚转角速度的变化,依据滑模变结构控制(SMC)理论,提出一种单轴稳定平台永磁同步电动机滑模变结构控制方法。仿真和实验通过对比经典的PID控制器和滑模变结构控制器,表明该控制方案比经典PID控制在负载转矩和载体滚转角速度的发生变化时动态控制性能提高20%、稳态控制性能提高50%,提高了系统响应的稳定性、鲁棒性和自适应性。

3-RPS并联机构滑模变结构控制系统设计

针对并联机构传统控制器轨迹跟踪精度较低的问题,设计了一种基于并联机构动力学方程和比例切换控制律的滑模变结构控制器(SMC)。首先,建立机构的Matlab/Sim Mechanics仿真分析模型,采用微位移法求解并联机构的Jacobian矩阵及通过工作空间分析确定机构的最佳尺寸参数,为控制系统提供理论参考输入值。其次,设计滑模变结构控制器,运用Lyapunov函数证明滑模变结构控制器的稳定性;最后,建立机构的PID控制和SMC控制系统Matlab/Simulink框图,分别对其进行仿真分析与对比。结果表明,SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的精度高,稳态误差小,且鲁棒性强,响应速度快,从而验证了SMC控制的有效性。