非理想网络环境下永磁同步电机转速鲁棒控制

针对网络化控制中通信时滞条件下永磁同步电机转速控制问题,首先在网络环境下建立永磁同步电机时滞动力学模型;然后基于模型展开系统调速鲁棒控制器设计,并通过构造Lyapunov-Krasovskii函数得到系统转速控制稳定性条件,进一步利用LMI工具箱计算出相应的鲁棒控制器增益;最后为验证控制器性能,基于SimEvents搭建控制器局域网络(CAN)通信模块,引入干扰信号,以真实反映网络通信诱发的不确定性延迟,并通过MATLAB/Simulink建立基于控制器局域网络的永磁同步电机调速控制系统模型,监测电机转速、相电流及转矩,展开仿真对比分析.结果表明:在非理想网络环境下,采用所设计的调速鲁棒控制器的系统稳定性较传统PI控制器矢量控制方法有显著提高,可以满足永磁同步电机转速控制稳定性要求.     

扰动下农用运输车辆路径跟踪控制器设计与试验

为提高农用运输车辆路径跟踪的鲁棒稳定性,基于线性模型预测控制结合农用运输车辆特点设计了路径跟踪控制器。该方法首先将农用运输车辆的运动学模型进行离散化求解,推出误差模型作为控制器预测方程,为使农用运输车能够克服在田间行驶时的各种干扰,通过构建李雅普诺夫函数重点分析了该模型的鲁棒稳定性,得到控制周期约束条件,然后建立目标函数并引入松弛因子,最后把预测模型代入目标函数进行优化求解,重复以上过程,实现优化控制。Matlab仿真表明：当前轮转角扰动不大于15°及横向扰动不大于1.5m时,控制器可以迅速起到调节作用,使车辆快速回到参考轨迹上行驶。对应的场地试验结果表明：试验小车以2m/s的速度跟踪参考路径时,直线路段跟踪效果良好,最大横向偏差为10.57cm,均值为8.49cm;添加扰动路段的跟踪偏差较大,最大横向偏差为23.89cm,最大纵向偏差为62.53cm,但在控制器的控制作用下可以实现对路径的有效跟踪。由此可见,该控制器在速度小于等于2m/s的情况下,可以满足农用运输车辆对路径跟踪的精度与鲁棒稳定性要求。     

基于鲁棒反馈线性化的联合收获机割台高度控制策略

谷物联合收获机割台高度控制非常重要，有效的割台高度控制有助于提高喂入量的稳定性、降低整机各环节的负荷波动。本文提出一种基于鲁棒反馈线性化的割台高度控制策略，该方法可以使割台跟随地面起伏进行俯仰控制调节。首先，基于割台结构和动力学分析建立系统数学模型，选取正弦角度的近似约简条件，将多变量的复杂非线性系统线性转换为典型的非线性系统；通过分析传统的反馈线性化控制研究可控仿射的模型构建方法，在集成鲁棒优化设计控制器基础上，提出鲁棒反馈线性化（Robust feedback linearization，RFL），通过构建灵敏度方程、选取增益来稳定系统；选取液压控制机构，根据控制液压输出的电流参数设计为基于鲁棒反馈线性化控制系统的控制器。将传统的PID控制和本文提出的鲁棒反馈线性化控制进行对比实验，结果表明，在不同行驶速度、地形正弦振幅和地形周期条件下，鲁棒反馈线性化控制下的高度误差均小于传统的PID控制；以3种不同行驶速度在同一起伏地面上行进，鲁棒反馈线性化控制下的高度误差受行驶速度增加的影响小于传统的PID控制。     

基于改进滑模控制的五相永磁同步电机仿真

针对传统PI速度控制下五相永磁同步电机的抗干扰能力弱、超调量较大等问题,采用一种基于滑模变结构控制的速度控制方法。首先通过三相永磁同步电机推导出五相永磁同步电机的数学模型,以此为基础建立滑模速度控制器;然后,再以一种新型正弦饱和函数代替传统开关函数,从而达到有效抑制滑模的抖振现象。通过MATLAB/Simulink软件建立仿真模型,仿真结果表明:新型滑模速度控制器具有响应速度快、抗干扰能力强等优点,并且系统鲁棒性更佳。     

基于自适应快速幂次趋近律的PMSM滑模控制

针对在采用传统滑模趋近率控制器的永磁同步电机调速系统中,系统容易出现抖振以及滑模面趋近速度较慢等问题,提出了一种基于自适应快速幂次趋近律的滑模速度控制器应用于永磁同步电机矢量调速系统中。该趋近率在幂次趋近律的基础上,引入高斯函数对终端吸引项进行自适应调整,不仅改善了固有的抖振问题,同时提升了在趋近模态中的趋近速度。基于该趋近律设计了永磁同步电机速度控制器,并与PI控制器和传统趋近律进行比较,结果表明,该控制器能显著提高系统的动静态性能。     

发动机调速史密斯预估定量反馈控制

对于电机后置式及地面耦合式混合动力系统,在其换挡过程中,可以通过电机补偿动力中断,因此调节发动机转速与AMT变速箱转速匹配可以实现平顺的换挡过程。针对发动机调速特性引入基于定量反馈理论与史密斯预估器结合的控制方法。首先,在AMESim中搭建自然进气发动机高保真模型,并通过速度特性验证保证模型的合理性;其次,基于机理建立发动机线性模型,并且分段辨识得到参数的不确定范围,从而将非线性系统用具有参数不确定性的线性模型表示;然后,通过频域分析优化得到一组最佳的史密斯预估器模型,用以补偿发动机进气-扭矩过程不确定延迟;最后,结合史密斯预估器与定量反馈理论设计得到发动机调速SP-QFT鲁棒控制器,从而保证系统在参数不确定情况下的鲁棒稳定性及跟踪性能要求。仿真结果表明:所设计的SP-QFT控制器满足设计要求,相比于基本QFT控制器及PID控制器,有效提高了发动机速度调节的控制精度及响应速度。     

工程车辆模糊自动换挡策略研究

利用模糊技术对工程车辆的自动换挡方法加以分析，开发了一种工程车辆模糊自动换挡控制策略，并利用可编程控制器组成控制器，在车辆传动试验台上验证了该方法的正确性。试验结果表明，利用模糊自动换挡控制，能在不同的工况下采用不同的换挡策略，有效地避免了循环换挡、滞后换挡等问题。该控制规律丰富了工程车辆的操纵理论，并给出了一种实际可应用的控制方法。     

阀控非对称缸系统多级滑模鲁棒自适应控制

考虑阀控非对称缸系统的特性,设计了一种基于逆向递推方法的多级滑模鲁棒自适应控制器。首先采用Backstepping逆向递推技术和状态反馈线性化的方法,给出系统的多级滑模控制器。然后依据Lyapunov稳定性理论,得到系统不确定参数的自适应律,并在自适应控制中引入鲁棒控制的设计方法,实现对活塞位移的精确位置跟踪控制。实验结果表明,多级滑模鲁棒自适应控制具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能。     

H∞鲁棒控制工程应用策略研究

在实际工程应用时, 鲁棒控制理论不同的控制系统在求解控制器的过程中遵守着同样的设计规律.根据控制系统设计过程提出了建立数学模型通用规则、权函数选取方法通用规则,并给出了应用控制理论进行工程设计时方法和步骤.以硬盘磁头控制为例,仿真结果表明,该方法设计的控制器具有较强的抗干扰性能和较强的鲁棒稳定性.     

基于天牛须算法整定PID的永磁同步电机控制

在基于永磁同步电机的有感FOC控制中,通过调节转速环节和电流环节的PID控制器参数就能对电机进行控制,但传统的PID参数整定方法控制精度低,稳定性能差,难以获得令人满意的运行效果。为了解决该问题,提出一种基于天牛须算法的PID自整定方法,利用天牛须算法强大且快速的寻优能力对速度环节的PID参数进行自整定。仿真结果表明:该方法设计的电机控制系统具有响应快、无超调和鲁棒性高的优点,相对于传统方法具有显著的优越性。     

车辆主动悬架免模型输出反馈控制器设计与实验

针对车辆主动悬架的免模型振动控制问题,提出了结合饱和超螺旋算法的实际输出反馈控制策略。在控制设计中,考虑测量噪声和未知动态的影响,采用高阶滑模观测器估计系统的集中不确定性以及状态变量。为了保证二阶滑模有限时间可达、且控制信号连续,采用一个新的饱和超螺旋算法设计系统控制器。该方法无需精确的反馈线性化,仅需测量一个状态变量,减小了控制实施成本及复杂性。通过调节控制增益可保证系统状态的渐近稳定性和有界性。通过硬件回路实验验证了控制策略的有效性,仿真和实验结果表明,该方法相对于传统的比例积分(PD)及线性二次调节器(LQR)控制具有更好的减振效果,控制输出抖振较小。频响结果显示,被动控制的加速度增益峰值为44. 7 dB,LQR控制的加速度增益峰值为29. 4 dB,而所提控制方法的加速度增益峰值仅为13. 5 dB,舒适性得到较大的改善。     

混合动力汽车传动系优化匹配

针对扭矩复合型式的并联混合动力汽车，在循环工况和多能源系统能量控制策略确定的前提下，提出了基于复合形原理的动力传动系全局优化算法。该优化算法将燃油消耗作为评价动力优化匹配的依据，以汽车动力性能指标要求模糊化和电池能量平衡为约束条件，对其动力传动系速比进行优化匹配，通过一个具体实例进行了验证和说明。     

电传动车辆反拖系统设计与分层控制策略研究

针对轮边电传动汽车长距离下坡工况中发动机的高怠速、高油耗,设计了反拖回馈电传动系统,轮边电动机再生制动能量回馈至直流母线,由整流模块切换到控制同步牵引发电机,使其工作在牵引电动机状态,反拖发动机至额定转速,此时发动机油门关闭。依据分层控制思想,提出了车辆行驶状态判断的上层控制算法、基于发电机转子频率跟踪的中层控制算法和基于双模糊控制的底层控制算法反拖回馈的3层控制体系。台架试验表明:该传动方式可以提供发动机功率20%的连续制动力,节省燃油,控制策略鲁棒性好,对驾驶员意图识别能力强。     

点对点和集总帧通信下网络化CNC系统的位置同步控制

为了提高网络化数控系统协同运动的同步控制性能,提出了一种将点对点通信模式和集总帧通信模式结合应用在环形网络的周期通信规划,以使主节点能及时获取所有轴的反馈信息。提出了相应的位置同步算法和运动消息预估算法,并对根据算法设计的位置同步控制器进行了稳定性证明。实验表明,该通信规划相应的位置同步控制器具有良好的同步性能。     

高速覆带车辆静液传动模糊自适应PID同步控

以某轻型高速履带车辆的静液传动系统为研究对象，结合模糊控制与PID控制方法，设计了模糊自适应PID同步控制器，仿真及试验表明：直驶工况下，采用该控制器的双泵双马达静液传动系统在经受突变载荷干扰时能有效抑制两侧马达转速误差值，快速同步到设定速度，具有较好的鲁棒性，所设计的控制系统优于常规的PID控制方法, 适用于轻型高速履带车辆静液传动系统的同步控制。     

车用永磁同步电动机电流环偏差解耦控制系统

以永磁同步电动机矢量控制为基础,分析了转子谐波磁通和电动机参数变化对电流控制器性能的影响.并通过复矢量模型,指出高速下耦合电压使得电流控制性能恶化.针对励磁电流分量和转矩电流分量之间的交叉耦合问题,提出了一种偏差解耦控制方法,并与传统的反馈解耦控制进行了仿真和实验对比.结果表明,所提偏差解耦控制方法实现了宽调速范围内的电流解耦控制,具有很好的参数鲁棒性和扰动抑制能力.     

重型车辆整车一体化自动变速技术

针对重型车辆装用手动操纵12挡机械变速器后,经常出现因换挡误操作、跳挡变速而造成换挡冲击,导致主离合器过度磨损的问题,设计了整车一体化自动变速系统,并设计了电气自动换挡执行机构.同时通过发动机电控单元的通信,实现了对整车动力传动的协调控制.实车试验证明,所加装的全气动机械自动变速系统解决了离合器过度磨损的问题,整车燃油经济性提升了20%.     

农用车电磁制动系统自校正模糊神经网络控制

对农用机动车电磁制动机构的组成及其工作原理进行了详细的阐述,并建立电磁制动机构的模型,进而建立了农用机动车整车电磁制动系统的整体模型.采用模糊神经网络控制完成了农用机动车电磁制动系统控制算法的设计,并采用遗传算法实现了对模糊规则的优化,增大了制动力矩且使滑移率被控制在较小的范围内.     

基于改进樽海鞘群算法的四旋翼飞行器姿态优化控制

针对集总干扰下四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出了一种基于线性扩张状态观测器的快速连续非奇异终端滑模控制策略。该方法通过线性扩张状态观测器来估计和补偿集总干扰的影响,提高控制器的稳定性;借助非奇异终端滑模面有限时间收敛的特性设计控制律,加快控制器的收敛速度;控制器的稳定性分析由Lyapunov函数得以证明。引入樽海鞘群算法来优化控制器中的参数,提升控制性能。进一步地,引入一维正态云模型与自适应算子来克服参数整定算法的固有缺陷,增强其优化能力。通过仿真与试验验证了本文方法的有效性与实用性,结果表明:在阵风干扰下,本文方法比线性自抗扰控制策略具有更高的跟踪精度、更强的抗干扰能力与更快的响应速度。     

基于电驱动系统的农业车辆牵引负荷车设计与试验

针对传统农业车辆牵引负荷车机械结构复杂、存在加载死区导致无法实现全范围加载，采集系统功能单一无法实时评估被试车辆牵引性能的问题，设计了一种基于电驱动系统的农业车辆牵引负荷车。负荷车以最大加载牵引力150 kN为设计目标，结合对驱动轮的受力分析，完成了其整机关键部件的选型设计，采用集成发动机-电动桥的电驱动系统为核心单元，使用转向牵引架实现前桥平台的自动跟随转向。在LabVIEW RIO架构基础上，通过FPGA搭建高算力、高性能的测控系统，实现对电驱动系统电流、电压、被试车辆牵引力、油耗等多种信息的采集、无线传输与存储，并使用模糊自适应PID控制算法对牵引力加载进行闭环控制。最后开展整机性能验证试验，负荷车实现了0～150 kN范围内的负荷加载，加载系统最大响应时间为3.6 s,最大超调量为1.61%,实际加载牵引力与目标牵引力最大误差为4.5%。整机性能验证试验表明，负荷车具备良好的牵引负荷加载性能，其测控系统可实现被试车辆牵引性能多参数的实时准确监测，能够完成对农业车辆牵引性能的全面评估。