轮毂式电动汽车电子差速复合控制方法

为实现轮毂式电动汽车在弯道的稳定转向,解决传统控制方法对汽车行驶速度的局限性,提出一种高-低速复合电子差速控制方法。当汽车处于低速行驶状态时,根据Ackermann转向模型获取驱动轮期望转速,提出一种模糊PID控制方法,实现轮速的稳定跟踪;当汽车处于高速行驶状态时,以驱动轮的相对滑移率作为反馈控制量,提出一种基于模糊逼近的滑移率优化控制方法,无需建立精确的系统状态空间模型,同时根据LQR理论保证了汽车驱动轮相对滑移率最小。Matlab/Carsim联合仿真证明,所提出的高-低速复合控制方法能够使汽车在不同行驶速度下实现稳定转向。

滑移转向无人车轨迹跟踪控制策略研究

针对滑移转向车辆构型的无人车,通过建立车辆动力学和运动学模型,对LQR(linear quadratic regulator)最优控制算法进行改进,在速度环采用一种自抗滑移的前馈控制,设计了一种轨迹跟踪控制策略。前馈控制有效提高了横摆角速度响应速度,可进一步优化LQR估计器的参数矩阵,保证车辆在提高轨迹跟踪控制精度的同时不影响跟随稳定性。采用Trucksim与Simulink联合仿真进行验证,结果表明:在双移线测试工况下,使用该控制策略的无人车最大横向误差比在双PID控制下小0.086 m,误差收敛速度2.1 s,稳态误差振荡幅值比滑模控制小约0.05 m;不同车速和不同附着系数路面下,无人车最大横向误差浮动小于0.02 m,误差收敛速度不变,设计算法控制效果稳定,验证了其鲁棒性。

ABS系统多路况下液压制动性能研究

ABS制动系统是保障汽车安全性能的重要部分,针对制动系统在制动过程中的非线性和时变性等问题,进行了汽车ABS控制策略对比研究。对直线制动过程进行研究分析,基于AMESim建立了单轮的防抱死液压系统,利用Simulink建立单车轮动力学模型,并采用以滑移率误差及变化率为输入的模糊PID控制策略和以制动力矩变化率为输入的自寻优控制策略。两种控制策略分别在单一干路面、湿路面和制动后1.5 s湿路面突变成干路面多路况,以车速为90 km/h进行ABS制动仿真,将制动结果进行对比。结果表明,模糊PID与自寻优两种控制方法能在制动过程中防止车轮抱死,自寻优控制方法不仅制动时间更短,而且能更好应对路况突变,验证了自寻优控制具有更强的鲁棒性和更佳的制动效果。

汽车ABS模糊变结构控制设计

针对汽车制动过程中防抱死制动系统(ABS)存在的难以充分利用地面附着系数和高度非线性的问题,提出了一种基于路面识别的ABS模糊变结构控制策略。利用Burckhardt轮胎模型设计路面识别算法,并通过模糊变结构控制调节路面识别算法识别出的最优滑移率。仿真实验结果表明,路面识别算法响应速度快、准确率高;在跃变路面条件下,模糊变结构控制比变结构控制的制动时间减少7%,制动距离缩短6%,控制器输出的抖振幅度得到有效削弱.

混动履带式无人平台轨迹跟踪控制研究

为了提高履带式无人平台的轨迹跟踪性能,提出了一种考虑纵向速度规划的分层轨迹跟踪算法并进行了联合仿真验证和实车验证。在建立了包含履带的滑移滑转率和质心侧偏角的车辆运动微分方程的基础上,完成分层轨迹跟踪算法框架的构建。上层基于伪谱法的速度规划算法根据路面信息进行纵向速度规划,并将规划的速度作为目标车速下发给下层基于线性时变模型预测控制(LTV-MPC)的轨迹跟踪算法。基于LTV-MPC的算法通过建立预测模型和约束条件,二次规划求解出两侧电机的目标转速。通过Matlab/Simulink和RecurDyn的联合仿真以及实车验证了所提出的算法在不同地面条件下具有良好的轨迹效果。

双馈风力发电机功率控制方式的改进方案及验证

为了解决双馈风力发电机变桨电机容易故障失效的工程实践问题,提出了一种双馈风力发电机功率控制方式的改进方案。基于双馈风力发电机的数学模型,分析最大功率追踪系统的搭建方法。采用低转速时使用最佳叶尖速比法,高转速时使用最佳功率控制方案代替常用的最佳叶尖速比法转恒速控制。对两种方案创建MATLAB仿真,分析了最佳叶尖速比法和最佳功率控制方案的优缺点。仿真表明该方案较传统方案更有优势,可以减少变桨次数,明显提高变桨电机的工作寿命,与实际的解决方案相符。

基于最佳滑移率的摩托车转弯制动系统设计

针对摩托车在转弯制动工况下容易发生侧翻的现象,设计一种摩托车转弯制动控制系统.首先,根据魔术公式建立摩托车轮胎模型,分析运动参数对轮胎纵向与侧向特性的影响,并选定滑移率作为控制系统的输入变量;然后基于轮胎特性,借助高斯函数与线性函数建立最佳滑移率决策模型,以车身侧倾角及其角速度为决策模型的输入,最佳滑移率为决策模型输出,并输入至模糊PID控制器以调整轮胎处于最佳滑移率;最后,借助BikeSim摩托车动力学模型,在Matlab/Simulink中搭建联合仿真平台,以验证所设计制动系统的可靠性.结果表明:相比于传统制动控制器,所设计的制动系统能根据车身侧倾角与角速度及时调整最佳滑移率,进而控制车辆动态,很好地兼顾了转弯制动过程中的制动性与稳定性,有效避免了纵向制动力过大造成的车辆失稳,从而提高了摩托车的安全性.

车辆转向制动防抱死系统仿真研究

转向制动是车辆经常遇到的工况之一。本文提出了汽车转向制动时防抱死制动系统（ＡＢＳ）基于优化目标滑移率模糊控制的策略。该策略根据路面附着条件以及车辆所处的运动状态实时计算出车轮优化目标滑移率，作为防抱死制动系统的控制目标，并利用模糊推理理论进行了ＡＢＳ模糊控制器设计。在此基础上结合８自由度非线性车辆系统模型，利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件对装有ＡＢＳ的车辆转向制动过程进行模拟试验。结果表明基于优化目标滑移率ＡＢＳ模糊控制策略优于传统固定目标滑移率控制策略，它有效地提高了车辆转向制动性能，同时也保证了横向稳定性，实现了车辆的制动性能、可控性及横向稳定性最佳协调，同时且具有较强的鲁棒性。

多轮独立电驱动车辆转向稳定性集成控制研究

为提高多轮独立电驱动车辆转向稳定性,提出一种以直接横摆力矩控制为核心的集成控制方法,分别设计直接横摆力矩上层目标跟踪控制器和下层转矩协调控制器,并对下层控制器进行多层次优化设计。采用转矩预分配、最优滑转率控制分配和补偿分配相结合的多层次分配结构,实现系统层面和单个驱动轮转矩的优化分配控制,最大限度减小横摆力矩执行误差。基于某型8轮独立电驱动试验样车,进行低附着路面和良好路面双移线行驶试验。试验结果表明:设计的集成控制器有效提高了车辆转向的稳定性,能实现对期望转向轨迹的良好跟踪。

基于多体理论的履带车辆半主动悬挂仿真研究

在多轮车辆悬挂系统线性振动模型基础上,证明了悬挂最优阻尼比的存在,提出了统计意义上的最优阻尼控制策略,此即为履带车辆悬挂半主动控制的理论基础。通过基于多体动力学理论的虚拟样机方法对某型履带车辆整车悬挂系统进行了仿真研究,结合“机械系统+控制系统”联合仿真技术,对比了该车分别采用被动悬挂和半主动悬挂时的动力学特性,得出了该履带车辆采用半主动悬挂可显著降低车辆振动加速度,提高车辆乘坐舒适性的结论。

基于路面识别的电动汽车驱动防滑控制策略研究

针对电动汽车在低附着路面行驶时驱动轮滑转问题,对后轮独立驱动电动汽车进行了驱动防滑控制研究,提出了基于模糊路面识别的自适应模糊PID控制方法,提高汽车在极限工况下车辆的稳定性。首先根据轮毂电机转矩、转速易于测得的优势,设计了基于Burckhardtμ-S模型的模糊路面识别算法。根据车辆运动状态,路面识别算法对当前路面和最优滑转率进行辨识。然后采用自适应模糊PID控制器将驱动轮滑转率实时控制在最优滑转率附近。最后选择典型工况,基于Car Sim与Matlab/Simulink联合仿真实验对控制方法进行了验证。仿真结果表明,该模糊路面识别算法能够较好识别路面附着系数和其最优滑转率;基于路面识别的驱动防滑控制具有良好的控制效果,提高了极限工况下车辆的稳定性与动力性。

防抱制动系统基于最佳滑移率的滑模变结构控制方法

建立了防抱制动系统的非线性、时变数学模型,实现了滑模变结构控制方法在防抱制动系统中的应用,提出了两种由递推最小二乘算法来计算最佳滑移率的估计方法:一种基于附着系数—滑移率曲线的数学模型,一种基于该曲线的形状。仿真结果表明了基于最佳滑移率的滑模变结构控制方案在车辆防抱制动系统中的可行性和有效性。

半履带气垫车滑转率控制仿真

在分析半履带气垫车所受土壤力的基础上,建立了牵引效率和总功耗的理论模型,讨论了滑转率同牵引效率和总功耗的关系.在起步加速和匀速直线行驶情况下,分别以牵引效率最大和总功耗最小为控制目标,设计了带模糊PID控制器的滑转率控制系统,通过调节履带驱动轮的输入转矩保证控制目标的实现.采用MATLAB/Simulink软件对所设计的控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明,对于给定的车辆参数和土壤条件,采用带模糊PID控制器的滑转率控制系统能够使半履带气垫车稳定行驶在最佳工作状态.该研究结果为半履带气垫车控制系统的设计提供了理论指导.

基于滑转补偿的月球车轨迹跟踪控制算法

针对月球车轨迹跟踪问题,研究提出了六轮摇臂-转向架式月球车的基于滑转补偿的轨迹跟踪控制算法。为防止在轨迹跟踪过程中车轮滑转、下陷现象的发生,该控制算法采用新型指数趋近律的滑模控制对月球车车轮的滑转进行补偿;通过分析月球车的运动学模型和月球车的驱动系统辨识建立被控系统的状态空间模型,采用最优控制算法对其在崎岖路面的轨迹进行跟踪控制。最后,在ADAMS与Matlab/SIMULINK联合仿真环境下进行了仿真试验。结果表明,该算法可以在实现轨迹跟踪的基础上,降低月球车在崎岖路面各轮的滑转率差异,从而减少内力消耗,提高车体的通过性能,使月球车在软土环境下运动更加协调。

基于总功耗最小的半履带气垫车滑转率控制仿真

在分析半履带气垫车所受行驶阻力和土壤推力的基础上,建立了总功耗的理论模型,讨论了三种典型土壤条件下风机转速与总功耗、风机转速与滑转率的关系,定性分析了最佳风机转速随土壤粘度的变化规律。设计了带模糊PID控制器的滑转率控制系统,通过调节履带驱动轮的输入转矩保证总功耗最小这一控制目标的实现。使用MATLAB/Simulink软件对所设计的控制系统进行了砂壤土工况下的仿真研究。仿真结果表明,对于给定的车辆参数和土壤条件,采用所设计的滑转率控制系统能够使半履带气垫车稳定行驶在最佳工作状态。

基于转矩随动控制的风电机组最优发电研究

提高变速变桨风电机组的能效转化率是风电机组整机设计人员追求的重要目标。大型商业化机组中,通常采用转速-转矩查表法来实现最佳叶尖速比跟踪。由于受到发电机最小并网转速与额定转速的约束,查表法在这两个边界转速上,只能采用斜率较大的过渡曲线来表征转矩与转速的对应关系,这影响了输出功率的平稳性,缩短了最佳叶尖速区,减少了机组的发电量。提出一种转矩随动发电机转速变化的风电机组最优发电控制实现方法:在全风速运行范围内,基于一个统一比例积分(PI)转速转矩控制器,根据发电机转速,动态设定输出转矩限值的方法。该方法可解决风速的不可测量性、风速变化不可跟踪性等难题,实现额定风速以下最大风能捕获的控制目标。仿真分析与现场测试结果表明,该算法具有良好的稳定性与动态性能,提升了机组的能效转化率。该控制算法逻辑实现简单,易于风电行业控制器推广,有较高的实际工程意义。

交流定速比传动系统的前馈自适应控制

针对工程机械定速比传动的特点，提出一种交流双机定速比传动自适应控制方法．控制器由一个比例反馈控制器和前馈自适应补偿器组成，构成一个定速比跟踪自适应复合控制系统．按Ｐｏｐｏｖ超稳定判据确定比例控制增益和自适应控制律系数，利用优化方法寻求最佳值．通过仿真验证了这种定速比自适应控制方法的有效性．

履带车辆半主动悬挂多体及控制联合仿真研究

在履带车辆悬挂系统线性振动模型基础上,证明了悬挂最优阻尼比的存在,提出了统计意义上的最优阻尼控制策略,即为履带车辆悬挂半主动控制的理论基础。通过基于多体动力学理论的虚拟样机方法对某型履带车辆整车悬挂系统进行了仿真研究,结合“机械系统+控制系统”联合仿真技术,对比了该车分别采用被动悬挂和半主动悬挂时的动力学特性,得出了该履带车辆采用半主动悬挂可显著降低车辆振动加速度,提高车辆乘坐舒适性的结论。从而验证了多体理论和联合仿真技术在履带车辆半主动悬挂技术的可行性。

风电机组Ⅱ区功率与叶片气动载荷协同控制

为了研究风力发电机组在低于额定功率时的最大风能捕获以及叶片的气动载荷,使得风力发电机组在整个生命周期内高效稳定地运行,提出了一种功率与载荷的协同控制方法,通过过渡区预变桨的方式控制风力发电机组功率与叶片气动载荷.采用所提出的功率与载荷协同控制策略在Matlab软件上搭建风力发电机组的仿真模型,计算得出了风力发电机组的功率和叶片气动载荷的数据,结果显示,协同控制策略能够在低于额定风速区域保持功率基本不变的情况下有效减小叶片的气动载荷,由此证明了所提出的协同控制策略的可行性.

基于路面附着系数曲线的最佳滑移率计算方法

滑模控制应用于ABS系统中可较好地跟踪任意指定滑移率,但最佳滑移率却随着路面情况而变化。从单轮制动时动力学模型着手,提出了基于附着系数曲线求取最佳滑移率的防抱死制动方法,间接实现了滑模控制器对最佳滑移率的跟踪控制,并通过计算机仿真,验证了此方法的可行性和有效性。