大型喷杆喷雾机钟摆式主被动悬架自适应鲁棒控制研究

针对大型喷雾机喷杆钟摆式主被动悬架系统存在的参数不确定性和随机干扰导致控制精度低、稳定性差的问题,对基于模型补偿的自适应鲁棒控制算法进行研究。建立了钟摆式主被动悬架的非线性动力学模型和调节机构几何方程,基于模型设计了自适应鲁棒控制器,综合悬架系统和电液位置伺服系统模型中存在的参数不确定性,同时兼顾系统未补偿的摩擦力和外部扰动等不确定非线性因素,通过理论分析和试验证明,在同时存在模型参数不确定和不确定非线性的情况下,设计的控制器可以保证系统输出跟踪控制的暂态性能和稳态精度。以单出杆液压作动器驱动的28m大型喷杆主被动悬架为例,借助建立的大型喷杆悬架半实物仿真平台进行了控制算法的试验验证,并使用Stewart六自由度运动平台模拟底盘的运动干扰,与反馈线性化控制器、鲁棒反馈控制器、PID控制器进行了试验对比,结果表明,设计的基于模型补偿的自适应鲁棒控制器最大跟踪误差0.148°,而反馈线性化控制器最大跟踪误差0.201°,鲁棒反馈控制器最大跟踪误差0.51°,PID控制器最大跟踪误差0.48°。设计的控制器在同时存在参数不确定性和扰动的情况下,使用较小的反馈增益能够保证渐进跟踪性能和稳态跟踪精度。     

计及供气波动的燃气发动机空燃比鲁棒控制

研究了计及燃气供给系统压力波动的燃气发动机空燃比鲁棒控制问题。基于燃气发动机气路和油路的动态方程,设计了空燃比鲁棒控制器,以抑制燃气供给系统压力波动对空燃比控制精度的影响。通过数值仿真验证了所设计空燃比鲁棒控制器在3种工况下的有效性。仿真结果表明,所设计的空燃比鲁棒控制器的性能指标均优于开环控制器,且能够将燃气供给系统压力波动的影响抑制在所设定的水平之下。     

电动助力转向助力电机控制策略仿真

选择了助力电机型号,建立了电机的数学模型。将基于混合灵敏度方法的H∞鲁棒控制理论应用于助力电机的控制策略研究,设计了H∞鲁棒控制器。经仿真验证,所设计的H∞鲁棒控制器不但使系统具有良好的瞬态和稳态性能,而且能有效地抑制噪声的干扰,增强了系统的鲁棒性和抗干扰能力。     

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。     

气动位置伺服系统运动轨迹跟踪控制

为实现气缸的高精度运动轨迹跟踪控制,针对具有控制阀死区的气动位置伺服系统,提出了一种含死区补偿的自适应鲁棒控制策略.控制器由在线最小二乘参数估计和基于反步法设计的非线性鲁棒控制器组成,前者用于减小模型中参数不确定性,后者用于抑制参数估计误差、未建模动态和干扰的影响.采用基于标准投影映射的参数自适应律,控制器的两个部分可以独立进行设计.此外,由于控制阀的死区得到了有效补偿,算法的可移植性好.实验表明,所设计的控制器能实现很高的轨迹跟踪控制精度,对系统参数变化和干扰具有较强的性能鲁棒性.     

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.     

考虑摩擦和参数不确定的平面五杆机构控

建立了机构运动副摩擦的数学模型,将关节接触面间的作用力转换为理想约束力与摩擦力矩.将摩擦力矩视为外加非保守力,应用简化模型法建立了包含关节非线性摩擦的平面并联五杆机构的动力学模型.基于滑模变结构理论设计了该模型考虑参数不确定性的鲁棒轨迹跟踪控制器,并证明了其稳定性.实验和检测结果表明所建动力学模型正确,所设计的控制器对机构中的非线性摩擦力有较好的补偿效果并具有较强的鲁棒性.     

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。     

鲁棒μ控制的半主动悬架

悬架系统中存在参数不确定性和动态不确定性,用鲁棒H∞控制理论设计半主动悬架的控制器会使结果比较保守,提出了用结构奇异值μ方法来设计半主动悬架的控制器,μ方法可以把几个摄动块集中成一个对角阵来处理,克服了小增益定理的保守性。仿真结果表明,带有鲁棒μ控制的半主动悬架比带H∞控制的半主动悬架能更好地改善平顺性和接地性。     

电液伺服遥操纵机器入主-从位置控制器

针对电液伺服遥操纵机器人主-从双向伺服位置控制中存在的非线性和不确定性,提出主-从侧分别使用带干扰观测器的最优控制和有鲁棒补偿的PD反馈控制算法,以克服主动侧各液压缸因动态特性差异造成的位置跟随误差和从动侧外界环境的随机干扰对系统稳定性的影响。分别设计了观测器跟踪扰动的二次型控制器和有动态鲁棒补偿的位置控制器,通过仿真和试验验证了所设计控制器的有效性。试验结果表明,所设计的位置控制器,既提高了主-从位置跟随精度,又具有较强的自适应性和鲁棒性;提高了力反馈电液伺服遥操纵机器人系统的操作性。     

电-气比例/伺服技术现状及其发展

随着气动技术的发展,电-气比例／伺服技术在伺服控制系统中得到广泛的应用。对现有电-气比例／伺服控制阀的结构及工作原理作了简单的叙述,结合新型驱动方法阐述了未来电-气比例／伺服控制元件的发展。     

临界风速气力输送模糊控制仿真

基于MATLAB／Simulink软件环境，建立了临界风速气力输送模糊控制模型，并进行了仿真研究。仿真结果表明，模糊控制器能很好地达到预期控制效果，并具有快速、准确的优点，从而解决了气力输送过程中按动耗最低原则自动调节和控制风速的问题，为气力输送系统的性能改进提供了一条途径。     

拖拉机导航系统中转向操纵控制精度的试验研究

转向操纵控制系统执行效果的优劣决定了导航车辆工作的准确性和稳定性。为此,以试验的方法对现有导航系统中转向操纵控制平台进行硬件测试、角度传感器标定、步进电机测试和角度传感器精度测试试验,提出从硬件上提高精度的方法。同时,根据转向操纵控制器中执行机构步进电机存在的小角度难以响应的问题,进行了控制电路设计和仿真,实现了对小角度信号的快速响应,为提高导航操纵控制器精度提供了思路。     

天然气发动机怠速鲁棒控制

将H∞鲁棒控制理论应用于天然气(CNG)发动机的怠速控制,建立了CNG发动机动力学模型,描述了发动机的不确定性.应用Matlab鲁棒控制工具箱,设计出基于H∞理论的CNG发动机怠速控制器,并进行了仿真分析和试验.仿真和台架试验表明,H∞控制具有很好的鲁棒性,提高了CNG发动机怠速工况的稳定性.     

小四轮移动式吸粮机的设计

针对我国现有吸粮机移动性差、不适应广大农村散粮装卸的问题,设计了与小四轮拖拉机配套的小型移动式吸粮机.该机采用小四轮拖拉机与吸粮机集成于一体的结构,主要由行走、吸粮、卸粮、集尘和传动系统组成.该吸粮机一次性可以完成吸粮及输送两道工序作业,适用于小型仓储、粮油加工企业及广大农村种粮大户,满足了水稻、小麦、玉米、油菜等颗粒状农作物的装卸输送需求.     

基于ANSYS的拖拉机液压气动系统结构设计和仿真

由于重型拖拉机的吨位和自动化程度较高,其动力和刹车系统使用了较多的气动液压装置。液压缸是液压气动传动系统的核心部件,其结构较为复杂,要求强度和硬度、稳定性和使用寿命等较高。但是,液压缸体的设计和结构分析较为复杂,为了提高设计效率、降低设计成本,将ANSYS有限元分析软件和Pro/E建模软件应用到了拖拉机气动液压缸的结构分析过程中。根据拖拉机气动柱塞液压缸的基本结构,利用Pro/E软件对液压缸缸体进行了三维建模,并运用ANSYS对液压缸工作在最大气压下进行了有限元分析,得出了缸体在固有频率为1阶和2阶时的应变分布,为液压缸体的结构优化提供了重要的数据参考。     

气动采摘机械手快速控制系统设计——基于PLC和MCGS组态软件

为了提高采摘机械手的作业效率,采用PLC气动控制系统对机械手进行了设计,并利用组态软件MCGS设计了机械手的监测与控制系统,为机械手的结构优化和作业情况监测提供了较为直观和准确的状态数据。为了验证该方案的可行性,对PLC气动控制系统的采摘机械手果实抓取性能进行了测试,利用MCGS组态软件监测系统对数据进行了统计。测试结果表明:采用PLC控制的气动采摘机械手具有较高的控制精度,且动作速度快,可以满足快速控制的设计需求,MCGS监测系统可成功地对机械手的状态数据进行统计,为机械手的设计和结构优化及作业状态的监测提供了直观准确的状态数据。