基于AMEsim仿真软件的液压伺服系统半实物仿真平台搭建

针对半实物仿真平台理论和应用技术研究不足的问题,课题组以AMESim仿真软件为载体,开发了基于数据采集卡的液压伺服系统半实物仿真平台,解决了半实物仿真系统开发中的系统模型建立、模型求解、高精度定时器和计算机通信接口问题.仿真实验表明:通过利用本半实物仿真平台进行PID控制,证明了本研究方法具有有效性.     

汽车驾驶机器人驾驶性能评价半实物仿真平台

为了克服汽车驾驶机器人在实际车辆上调试存在的危险以及快速获得试验车辆的性能,设计了汽车驾驶机器人驾驶性能评价半实物仿真平台,可以借助这个平台对驾驶机器人驾驶车辆的品质进行性能评价.该平台中实际车辆由汽车纵向动力学数学模型代替,它可以模拟实际车辆的工作状态,输入信号为通过传感器测得的驾驶机器人油门机械腿、制动器机械腿、离合器机械腿和换挡机械手的位移,输出信号为经模型计算得到的发动机转速和车速,驾驶机器人不用做任何改动就可在该平台上进行驾驶操作.仿真和实车试验结果验证了该平台的有效性.     

农用轮式机器人转向系统半实物仿真试验台设计与试验

农田作业环境复杂,影响农业机器人作业精度和效率,稳定的转向系统控制器和控制算法至关重要.传统控制器和算法的开发过度依赖于田间试验、研发周期长、干扰因素多,因此建立转向系统半实物仿真平台,其主要包括转向闭环控制系统、力矩闭环控制系统、输入输出模块以及基于Windows+RTX的实时系统.对转向闭环系统进行建模,采用基于前...     

基于半实物仿真的丘陵山地拖拉机电液悬挂控制试验

针对丘陵山地拖拉机电液悬挂控制系统田间试验困难、可重复性差等问题,基于半实物仿真技术开展电液悬挂控制系统试验研究。首先通过对试验拖拉机和悬挂作业装置进行受力分析,建立了丘陵山地拖拉机整机动力学模型、铧犁体的土壤阻力模型和拖拉机悬挂装置动力学模型。然后对丘陵山地拖拉机电液悬挂系统横向仿形控制、位控制、牵引力控制以及力位综合控制的系统原理进行了分析,设计了丘陵山地拖拉机电液悬挂模糊PID控制器。之后搭建拖拉机电液悬挂控制系统半实物仿真试验平台,开发电液悬挂控制系统,开展电液悬挂系统仿地形控制、力控制、位控制和力位综合控制等试验,对比分析模糊PID控制和经典PID控制方法性能。试验结果表明,模糊PID控制性能较好：在位置控制模式下,模糊PID控制无超调,控制系统响应时间为0.6s,较经典PID控制提高约33.3%;耕深控制系统稳态误差约为0.05cm,较经典PID控制降低约50%;在力控制模式下,模糊PID控制耕深的跟随误差最大值为0.38cm,标准差为0.17cm,较经典PID控制分别下降了64.5%、39.3%,验证了所开发的电液悬挂控制系统的有效性。     

风力机柔性制动系统设计与仿真

在分析风力机制动数学模型的基础上,设计了柔性制动系统,搭建了半物理混合仿真实验台,并在实验台上进行了风力机柔性制动模拟仿真实验.实验结果表明,风力机正常停机时,柔性制动系统通过改变PLC的PWM输出控制高速开关阀通断时间,从而调节制动力,完成柔性制动过程,可以使叶轮转速下降平缓,风力机齿轮箱扭矩波动减小.     

拖拉机自动转向系统设计及仿真

以TN654拖拉机为平台,基于原车液压转向系统,设计一套比例方向电磁阀组和电控单元(ECU),构建了能响应程序控制的自动转向系统。通过建立阀控缸动力系统数学模型,利用Mat Lab对该系统PD控制性能进行仿真分析。仿真结果显示:系统最大迟滞0.24、1.8s内均能达到平衡点,表明系统具有良好的控制精度和响应性,符合拖拉机自动驾驶作业需求。     

玉米收获机低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台设计

针对玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统开发受场地和季节影响较大的问题,设计了一套低损脱粒智能控制系统半实物仿真平台。该仿真平台由仿真平台控制器、操作面板、演示面板、扶手箱、显示器和上位机组成。分析了玉米籽粒收获机低损脱粒智能控制系统的组成和收获控制器的测试需求,建立了玉米籽粒收获机关键作业参数调节过程的数学模型,基于STM32F407型单片机搭建了硬件在环仿真测试系统,并完成了试验台设计。进行了仿真平台和玉米籽粒收获机在空载条件下的作业参数调节开环对照试验,其中,滚筒转速仿真误差的数学期望为0.126r/min,标准差为0.776r/min;作业速度仿真误差的数学期望为-0.022km/h,标准差为0.094km/h;凹板间隙仿真误差的数学期望为0.041mm,标准差为0.147mm,验证了仿真平台对执行机构调节过程模拟的有效性。进行了信号模拟测试和收获控制器自动控制策略仿真测试,结果证明了仿真平台可用于玉米籽粒收获机智能控制系统的开发和控制策略的测试,提高了系统开发效率,缩短了开发周期。     

汽车电动座椅控制系统设计与仿真

针对不同驾驶员身材不同,对于同一款汽车而言,其座椅的调节位置也不尽相同这一问题,以汽车电动调节座椅的水平和高度调节为例,在MATLAB/Simulink环境下对电流控制环、速度调节环和位置控制环的三环控制系统的动态特性进行仿真分析与计算,获得了电动座椅自动调节控制系统的最佳参数。对汽车电动座椅的自动控制系统的电子控制单元的进一步设计制造提供了一种思路。     

农用无人机纵向姿态控制系统设计及仿真

针对农用无人机的作业特点和应用领域,设计了一种基于经典PID控制方法的纵向姿态控制系统。首先,利用Mat Lab软件建立了无人机在配平点处的纵向运动数学模型,分析了无人机的纵向运动规律。在此基础上,采用经典PID理论对无人机纵向运动的俯仰角控制回路和高度控制回路进行设计。通过Simulink软件进行仿真实验,结果表明:该飞行姿态控制系统控制效果良好,可以满足农用无人机的技术要求。     

圆锥贯入过程的离散元仿真

以室内矾土颗粒、玻璃球和Toyoura砂的贯入试验结果为参考,利用离散单元法对圆锥贯入过程进行了数值仿真.数值仿真与室内试验结果对比表明:数值仿真得到的颗粒集合的贯入曲线与室内试验的结果较吻合,说明离散元法能够很好地模拟圆锥贯入过程中颗粒之间、颗粒与圆锥间的相互作用,并得到合理的宏观特性.仿真和室内试验都指出,随着孔隙率的增大,贯入阻力的数值随之减小.最后,就细观参数、贯入速度、试样颗粒数量及颗粒形状等因素变化对数值仿真结果的影响进行了分析.     

油电混合果园自动导航车控制器硬件在环仿真平台设计与应用

果园由于面积范围广、地形复杂、壕沟多、杂草丛生、土壤湿度较高且土质较为疏松,对自动导航小车（AGV）的机械结构、控制系统,以及能源动力系统的设计都提出了更高的标准和要求。混合动力AGV小车可以满足果园中长距离移动的需求。为探索合适的混合动力AGV控制系统算法以及能量管理策略,同时减少设计过程中由于果园地形复杂导致的控制器设计验证迭代、需求多样化问题带来的人力、物力,以及时间成本,本研究针对果园面积广的特点,选择串联式油电混合动力系统进行AGV动力能源系统模型的搭建。另外,针对果园AGV需要适应地形范围广的特点,采用履带车模型结构,利用硬件在环仿真技术,以树莓派作为控制系统搭载控制算法实物,利用Matlab和RecurDyn软件建立包含能源动力系统、电机驱动系统、履带车行驶部分模型以及路面模型的系统实时仿真模型,最终实现了串联式混合动力AGV控制器硬件在环仿真功能。基于串级比例积分微分（PID）以及模糊控制器控制算法的仿真验证表明,模糊控制器控制算法能够减少参数调节带来的时间成本,在转向角度小时响应速度加快了50%,在转向角度大时串级PID控制器产生了10%的超调,而模糊控制器无超调,转向更加平稳。结果表明硬件在环仿真平台能够有效地应用于果园AGV控制器的开发,避免了控制实物试验,在降低成本的同时可以加快果园自动导航小车的开发过程。     

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.     

装载机线控转向系统硬件在线回路仿真

设计了装载机线控转向技术硬件在线回路仿真系统并介绍了其组成工作原理,采用比例溢流阀加载的方式对系统进行模拟加载。利用传递函数法建立了仿真系统的数学模型,并在Matlab中对其进行了仿真与PID参数的调整。利用该硬件在线回路仿真系统分别对不同的输入信号及不同负载条件下的响应进行了实验,实验结果表明,采用比例溢流阀加载的方式可以较好地对系统进行模拟加载,线控转向技术在装载机上应用是可行的。     

电控单体泵硬件在环仿真系统

以电控单体泵控制系统的开发为应用背景,研究开发了电控单体泵硬件在环仿真系统。对电控单体泵硬件在环仿真系统的硬件组成以及软件模块进行了深入阐述,同时利用所开发的硬件在环仿真系统对自主开发的电控单体泵控制系统进行了硬件在环仿真测试。测试结果表明,所开发的硬件在环仿真系统能够满足电控单体泵控制器的测试需要,为电控单体泵控制器的开发提供了一个很好的系统仿真测试平台。     

燃料电池汽车动力总成故障诊断硬件在环系统开发

论述了基于J1939协议的燃料电池汽车动力总成故障诊断硬件在环系统的开发。该系统包括PC机上的燃料电池发动机、电机、镍氢电池、直流变换器等关键零部件数学模型,并通过CAN总线实现了模型与动力总成控制器的高速通讯。该硬件在环系统能模拟动力总成各零部件故障,以验证故障诊断策略的合理性和失效处理的有效性。仿真结果表明了该硬件在环故障诊断系统的实用性。     

金属带式无级变速器硬件在环仿真系统

采用系统辨识方法,建立了金属带式无级变速器(CVT)速比控制电磁阀、夹紧力控制电磁阀和离合器控制阀响应模型,并采用试验数据与理论分析相结合的方式建立了CVT速比响应模型与发动机及整车的响应模型.在该模型基础上,建立了CVT整车系统硬件在环仿真测试台.采用某国产CVT样车进行了实车试验,并将与实车试验相同的控制参数施加到...     

基于DSP的4WS汽车硬件在环仿真

构建了基于DSP的4WS控制器硬件在环仿真系统,建立了线性二自由度4WS汽车数学模型,以零侧偏角作为控制目标,采用前轮转角比例前馈 横摆角速度比例反馈的控制方法,设计了4WS系统控制器来控制汽车后轮的转角,以TMS320F2812型DSP芯片作为控制器的核心,实现了4WS控制器的硬件在环仿真,得到了较为理想的控制效果。     

基于分层控制的大功率拖拉机前桥悬架减振系统研究

大功率轮式拖拉机质量大、车身重心高,在高速运输作业时受路面不平度影响,易产生剧烈的颠簸振动,直接影响拖拉机操纵稳定性和行驶平顺性,甚至危及行驶安全。基于此,综合考虑大功率轮式拖拉机车身振动加速度与悬架动挠度的变化及悬架系统充放油过程中的非线性控制等问题,提出了适用于大功率轮式拖拉机前桥悬架减振系统的设计与控制方案。首先,设计了前桥悬架减振系统,建立了带前桥悬架的1/4拖拉机振动模型;其次,在充分考虑前桥悬架控制系统特点的基础上,建立了基于参考天棚-地棚模型的分层控制算法,构建了Matlab/Simulink仿真模型,并与常规PID算法对比分析,结果表明分层算法的控制性能优于常规PID控制;最后,搭建了前桥悬架系统硬件在环仿真平台和室内试验平台,开展了悬架减振控制策略和控制效果的试验验证。试验结果表明,基于参考天棚-地棚模型的分层控制算法能快速调整控制参数,所设计悬架系统的车身振动加速度均方根降低至2.36 m/s²左右,较被动悬架下降55.8%,同时悬架动挠度的均方根被限定在较小范围内,明显优于被动悬架系统,满足大功率轮式拖拉机前桥悬架的减振需求,且试验结果与仿真...     

摩托车道路模拟试验设计

针对摩托车轮胎耦合道路模拟试验约束复杂、迭代精度波动性大等特点,对摩托车RPC(远程参数控制)道路模拟试验过程及原理进行了深入分析,确定了摩托车轮胎耦合道路模拟试验迭代精度的影响因素及水平,建立了相应试验指标。采用正交试验设计方法对摩托车道路模拟试验进行了试验设计,对安排的试验进行了随机试验。通过对试验结果进行方差分析,确定了最优试验方案。采用最优试验方案进行摩托车道路模拟试验可以得到较高的模拟迭代精度。