汽车电子节气门模糊控制器快速控制原型设计

阐述了电子节气门控制系统的组成及其工作原理,设计了模糊控制器。基于dSPACE公司的单板实时仿真系统DS1103 PPC,进行了电子节气门模糊控制器快速控制原型设计。试验表明,开发的模糊控制器能够很好地满足电子节气门控制的需要。     

基于双向伺服力反馈的电子节气门控制系统

针对目前电子节气门控制系统中存在的缺乏驾驶临场感、非线性和未建模动态不确定性等缺点,结合临场感主从遥操纵理论,提出基于双向伺服力反馈控制策略的电子节气门控制系统.驾驶员目标开度与节气门实际开度位置偏差经动态鲁棒补偿器控制电驱油门踏板角位移,使驾驶员感知反馈力;同时位置偏差通过基于等效控制的模糊滑模控制器控制电子节气门实际开度,使其准确跟踪目标开度.通过仿真验证了所设计的控制策略的有效性.试验采用电控六自由度驾驶模拟器,结果表明,所设计的电子节气门控制系统能够精确修正开度位置偏差,增强驾驶临场感,具有较强的鲁棒性和自适应性.     

增量式PID控制在电子节气门控制系统中应用研究

主要介绍电子节气门结构,电子节气门的控制理轮,比较了电子节气门控制系统采用传统的PID控制算法与增量式PID控制算法的控制精确性.用增量式PID控制系统进行电子节气门控制研究的结果表明,增量式PID控制电子节气门的超调量较小,具有性能稳定、稳态误差小、跟踪效果好、动静态性能好、抗干扰能力强和可靠性高等优点,该控制系统不失为一种理想的控制方案.     

基于内模控制的主动悬挂电液伺服作动器位置控制研究

针对负载质量和负载力等参数不确定的主动悬挂电液伺服作动器位置控制系统,采用内模控制方法对其进行位置控制。根据系统特性建立了电液伺服作动器位置控制系统线性化数学模型,并基于此模型设计了内模控制器。为验证内模控制器的控制效果,进行了与PID控制的对比仿真分析和台架试验。以阶跃信号为输入信号进行了仿真分析,仿真结果表明,系统在内模控制下的单位阶跃响应快速、平稳、无超调,动态特性优于PID控制,且当系统受到外部干扰时,内模控制比PID控制能更快速、平稳地恢复至稳态值。台架试验包括改变正弦输入信号频率和改变负载质量两种试验方案。结果表明,当正弦输入信号频率由0.1Hz增加至2Hz时,基于PID控制的系统跟踪性能明显恶化,而基于内模控制的系统跟踪性能并无明显变化;当负载质量发生变化时,基于内模控制的系统跟踪误差变化幅度明显小于PID控制。基于内模控制的电液伺服作动器位置控制系统的跟踪响应性能优于PID控制,满足主动悬挂系统的使用要求。     

基于MPC的插秧机路径跟踪控制算法研究

针对国内自动驾驶插秧机路径跟踪精度不高的现象，提出一种基于线性时变模型预测控制的路径跟踪方法。将建立的非线性插秧机运动学模型进行线性化和离散化处理，并基于此模型进行模型预测路径跟踪控制；建立以控制增量为状态量的目标函数；考虑系统控制量和控制增量的约束条件，将目标函数求解转为带约束的二次规划问题；采用内点法进行求解，将所得控制序列第一个元素作用于系统，并且不断重复以上过程实现最优控制。在MATLAB/Simulink环境下，搭建上述模型预测控制器系统仿真，并与路径跟踪效果良好的Stanley控制算法对比，结果表明，上述模型预测控制器优于Stanley控制算法。采用卫星信号接收机、电动方向盘和转角传感器，改造井关PZ60型插秧机，搭建插秧机自动驾驶试验平台，进行田间试验，试验结果表明，基于线性时变模型预测控制器能够使自动驾驶插秧机车速1 m/s时，有效进行路径跟踪，直线段跟踪误差最大2.02 cm，满足插秧机自动驾驶路径跟踪精度要求。     

大功率气体发动机电子节气门设计与研究

以大功率气体发动机的电子节气门为研究对象,对其进行了系统的设计和研究。在分析电子节气门机械结构的基础上,建立了电子节气门数学模型,采用冗余设计思想设计了双H桥电子节气门驱动电路。采用增量式PID控制算法对电子节气门开度进行精确的闭环控制。实验结果表明,设计的电子节气门系统鲁棒性好,具有很好的响应性和稳定性,能满足大功率气体发动机的性能需求。     

汽车电子节气门的试验研究

介绍了自设计的节气门的控制原理,并对所开发的控制器进行了试验研究和节气门系统的台架实验。试验结果表明,所设计的汽车电子节气门在汽油机上的控制效果良好,节气门系统与汽油机匹配也良好。     

无级变速器电子控制单元硬件在环仿真系

设计了无级变速器电子控制单元硬件在环仿真系统,进行了无级变速器电子控制单元硬件在环仿真试验,并且对仿真测试及优化后的电子控制单元进行了实车试验验证。结果均表明,该系统能够对车辆集成模型与电子控制单元的控制算法进行实时验证及优化控制,为无级变速器电子控制单元开发提供了一个仿真测试平台。     

无级变速器电子控制单元硬件在环仿真系统

设计了无级变速器电子控制单元硬件在环仿真系统,进行了无级变速器电子控制单元硬件在环仿真试验,并且对仿真测试及优化后的电子控制单元进行了实车试验验证.结果均表明,该系统能够对车辆集成模型与电子控制单元的控制算法进行实时验证及优化控制,为无级变速器电子控制单元开发提供了一个仿真测试平台.     

LQG理论的电动助力转向系统最优控制

通过建立电动助力转向系统的数学模型和计入随机干扰的受控系统状态空间表达式,应用极小值原理设计了线性二次型高斯状态反馈控制器,并基于最优估计理论设计了离散型Kalman滤波器。最后进行了仿真分析,其结果表明采用这种最优控制方法能有效地抑制路面随机激励、转矩传感器的量测噪声、模型参数不确定所引起的干扰以及减少转向盘的振动,使驾驶员获得较满意的路感,设计的最优控制器使闭环系统有较强的鲁棒性,提高汽车的操纵性能。     

一种基于车路偏差模型的车道保持系统开发

为解决由于行驶环境较大的不确定性影响车辆横向运动控制系统对于车道中心线的跟随性能问题,通过状态预测方法,结合最优控制策略设计了车辆横向控制算法。本文通过基于状态预测的横向车辆模型的建立和控制器的设计,预测了车-路偏差,提高了控制系统的控制精度。试验结果说明,采用本文建立的基于状态预测的最优控制算法能够有效降低被控车辆在行使环境变化范围较大工况下的车-路偏移量,在该工况下系统具有良好的跟随性能。     

拖拉机机组无人作业协同控制系统设计与试验

为提高拖拉机作业机组无人作业的智能化水平,实现机组横向运动、纵向运动和机具提升作业的协同控制,设计了无人作业协同控制系统。以播种作业机组为研究对象,将拖拉机机组无人作业协同控制系统划分为规划层、决策层和执行层。规划层结合播种农艺要求和机组运动学特性,采用经/纬度坐标规划作业路径,为了同时满足直线作业区域与转向曲线区域的路径跟踪,提出自适应预瞄路径跟踪控制算法。决策层制定了拖拉机机组无人作业联合控制策略,实现拖拉机-播种机联合作业精准控制。执行层对拖拉机转向机构、机具提升机构、油门踏板、制动器、离合器等机构进行硬件线控设计。在此基础上,分别开展无人播种作业仿真与田间试验,仿真结果验证了拖拉机播种机组无人作业协同控制系统的可行性。田间试验表明：拖拉机转向器、油门踏板、离合器、制动器、机具提升机构严格根据规划层与决策层制定的控制指令协同动作。试验过程车轮转向平均误差0.45°,直线段横向误差均值为0.035 m,转向段横向误差最大值为0.11 m;机具提升响应时间为1.2 s、机具提升转角超调量小于1.5°;油门踏板、制动器、离合器均根据决策指令完成操纵动作。无人作业协同控制系统满足拖拉机机...     

混合动力车用电子节气门控制系统设计

选用电子节气门代替机械节气门,自行设计控制系统的方案,解决了原汽油机无法直接用于混合动力电动汽车的问题。设计了集成在整车控制器中的电子节气门控制模块,设计并制作了功率放大驱动电路,在发动机台架上进行节气门响应跟踪试验,试验证明所设计的控制系统响应迅速、控制稳定,实现了对电子节气门的有效控制。     

机电式流量阀的模糊控制实现与测试

为在线混药式变量喷雾农药流量检测设计一种机电式流量控制阀和流量控制系统。采用模糊控制算法,依托STC12C5410AD单片机实现对农药流量的模糊控制。对所设计的系统进行静态跟踪测试和动态响应测试,静态跟踪误差为±3.0%;初始流量为1.5 mL/s,目标流量为3.1 mL/s,阶跃响应曲线上升时间为0.35 s,绝对稳态误差为 ±0.1 mL/s,相对稳态误差在±3.2%以内。测试结果表明该流量阀采用模糊控制,其控制性能,超调量、响应时间和稳态误差能达到变量喷雾的要求。     

履带式拖拉机运动控制系统设计与试验

我国拖拉机主要以手动操作为主,为提高拖拉机的作业强度、精度和效率,替代人工操作,为无线远距离控制、高精度自主导航、机械视觉导航和物联网等相关作业技术提供拖拉机运动控制接口,提出了在柴油发动机驱动履带式拖拉机底盘上搭载电子油门控制装置和电控液压转向装置的设计方案,可实现远程无线遥控固定角度转向、车速控制和实时返回状态数据等功能。试验表明:电子油门控制装置对油门拉杆控制响应速度快、控制准确,固定角度转向误差在±3°范围内,调试遥控器稳定控制距离350m,上位机无线接收稳定数据距离200 m。研究成果可为拖拉机运动控制系统设计与改进提供参考。     

基于位姿状态的全向运行型AGV路径跟踪优化控制方法

自动导航车自主移动的关键是精准的路径跟踪,针对Mecanum轮全方位移动AGV的路径跟踪,提出了一种基于位姿状态和有限控制步数的路径跟踪优化控制方法。在系统约束条件下,通过建立系统的运动学模型,将连续的系统离散化。在目标函数中只包含速度控制量,同时通过最小化目标函数,得到系统控制量的控制序列,从而避免了最优控制的加权矩阵选择难的问题。此外,有限步的控制序列也有利于实时嵌入式控制器的滚动控制。仿真和实验表明,对于不同速度,该算法均能快速、同步、稳定地消除位姿偏差,且计算量小、方便。     

考虑控制时滞的车辆主动悬架随机预瞄控制

采用随机预瞄控制策略对存在控制时滞的车辆主动悬架系统进行了研究。路面不平度被看作过滤白噪声随机过程,通过安装在车辆前部的预瞄传感器来量测车轮前方一定距离的路面变化信息。在控制器设计中,采用包含车身加速度、悬架动行程、轮胎动位移和控制力加权的连续形式性能指标,假定只有部分状态变量可以量测,而且量测噪声不能忽略。通过将连续形式的状态方程和性能指标进行离散化,并对状态向量和量测向量进行增维,这种考虑控制时滞的基于输出反馈的随机最优预瞄控制问题可以转换为不显含时滞和预瞄时间的标准LQG控制问题。数值仿真结果表明,对存在时滞的车辆悬架系统进行预瞄控制器设计时,时滞量应该得到重视,尤其是在时滞量较大时。如用不考虑时滞时所设计的控制器对存在时滞的车辆悬架系统进行控制,悬架系统可能发生不稳定现象,而且预瞄时间的增长还可能导致控制效果的恶化。     

植保机械喷杆位置控制器设计

面向植保机械喷杆位置调节作业的需要,选取电液伺服系统作为其调节装置,提出一种基于模糊控制的控制方法。首先,将电液伺服系统中的未知项、非线性项等进行完整的数学建模;然后,以输出量与给定量的误差及其变化率作为模糊控制器的输入信号,伺服阀的控制电流为输出信号,建立模糊控制系统,实现了对电液伺服系统中不确定项与非线性项的控制;最后,搭建Mat Lab仿真平台进行仿真,同时作为对比设计了PID算法。结果表明:所设计的模糊控制器具有良好的跟踪性能,对系统的不确定性和振动具有良好的控制效果。     

变速条件下农业机械路径跟踪稳定控制方法

为提高农业机械(农机)路径跟踪控制在不同速度条件下的稳定性和鲁棒性,提出了基于链式系统模型和小范围稳定性分析优化的直线路径跟踪控制方法。首先,根据几何约束建立农机非线性运动学模型,并基于链式系统模型将其转换为线性链式系统,进而对系统的误差项进行线性组合,得到农机路径跟踪控制方法;然后,基于控制方法在平衡位置小范围的稳定性分析,对控制方法进行优化,使得农机路径跟踪控制在平衡位置小范围的稳定性与行驶速度无关;最后,以水稻穴直播机为实验平台开展了直线跟踪对比实验和农机作业实验。结果表明,相比于PID控制方法,本文控制方法在3种不同速度下均能保持直线跟踪控制的稳定性,并且具有较高的控制精度。同时,本文路径跟踪控制方法的稳定性与行驶速度无关,农机作业的行驶速度在0. 4～2. 0 m/s范围内均能实现稳定控制,平均绝对误差均值为0. 047 m,最大绝对误差为0. 128 m。