唐林军[1]2008年在《驾驶员方向控制模型的控制校正环节的研究》文中提出驾驶员方向控制模型在汽车操纵稳定性闭环研究及智能车辆的研究开发中占有重要的地位。考虑到汽车侧向动力学的强非线性特性,在以前开展的驾驶员方向控制模型的控制校正环节的设计中,一般先通过系统辨识技术获得车辆的等效线性模型,再根据等效线性模型设计控制校正环节。本文研究结合实验室与北美通用研发中心的下一代虚拟车项目,并具体针对驾驶员最优预瞄横向加速度模型与多自由度强非线性动力学模型的人车路闭环仿真,开展了如下工作:(1)采用经典最小二乘法进行了整车侧向动力学特性在不同车速下的离线辨识,并根据预瞄跟随理论确定了驾驶员控制校正环节参数。其中,对使用一阶线性模型和二阶线性模型的辨识结果进行了对比,仿真对比结果表明:二阶模型辨识比一阶模型辨识有更好的辨识效果。(2)将广义总方差最小拟合法引入到汽车动力学特性的辨识中,从辨识模型与原有整车动力学模型的广义总方差最小的系统最优化设计角度,建立了基于不同车速与不同方向盘转角下的汽车侧向动力学辨识模型。(3)同时,本文也尝试了基于模型参考自适应控制的控制校正环节设计,从而初步探索了免整车动力学特性辨识从而自动在线调整驾驶员控制校正环节的自适应控制算法。
褚洪庆[2]2017年在《基于三步非线性方法的车用永磁电机运动控制研究》文中认为汽车的节能与高效对缓解我国能源短缺与环境污染等问题起着至关重要的作用。面对能源环境问题与汽车数量高速增长之间的矛盾,世界范围内,各国政府都在推行节能减排的政策。国务院于2015年5月提出《中国制造2025》的概念。《中国制造2025》中指出,我国应当大力推广节能汽车、新能源汽车和智能网联汽车,以推动汽车产业技术创新与转型升级,其中反复提到作为核心零部件的车用电机的生产与控制应当重点推进,以提升驱动电机的自主电机研发与商品化能力,满足我国汽车产业的发展需求。由于汽车新需求和新功能的不断引入,控制器中嵌入式代码量逐年指数型的增长,使得车用电机控制系统设计、标定与验证变得更加困难。如何在不用增加太多投入金额的前提下有效地升级更新现有的车用电机控制系统是汽车电控系统开发流程中亟待解决的关键问题。基于模型的汽车电控系统设计在控制算法理论研究和系统设计之间构建了一个桥梁,为实现先进控制算法应用到汽车系统中提供了一个通用的设计框架,在加深研究人员对汽车系统的理解的同时也为汽车工程师提供丰富的理论指导。车用电机作为汽车大多数执行机构的动力源,往往会频繁启停,电机的需求指令也复杂多变,这就要求车用电机始终能高精度地执行整车控制单元的命令、同时具有较快的响应,对于驱动电机而言,需要具有低速大转矩特性还要具有宽的调速范围。本文结合基于模型的非线性系统控制理论三步非线性方法,基于输入到状态稳定性理论围绕车用永磁电机运动控制实际应用问题展开了研究,其中包括离合器执行机构电机位移控制、轮边电机低速抗扰动控制和永磁同步电机力矩控制等问题。首先,针对以滚珠丝杆作为减速机构的电动离合器执行机构系统,建立了一个数据机理混合的三阶非线性系统模型,提出了电动离合器执行机构数据机理混合的三步非线性位移控制方法。针对系统模型图表获取带来的模型误差以及模型参数不确定性,从实际应用的角度进行了鲁棒性能分析,说明设计的控制器对系统的总和扰动具有鲁棒性。控制器设计分析手段可以有效降低控制器参数标定工作量,减小开发周期和开发成本。仿真和实验结果表明设计的控制器提高了自动离合器执行机构的位移跟踪动态性能和稳态性能。然后,为了提高轮边电机低速时速度控制精度,提出了基于齿槽转矩观测器的轮边永磁直流电机三步非线性转速跟踪控制方法。针对轮边电机齿槽转矩的快变特性,建立了非线性时变参数模型,基于建立的时变参数模型,设计了一个降阶的非线性观测器估计齿槽转矩,从实际应用的角度完成了观测器鲁棒性分析,将观测器对系统建模误差的鲁棒性条件归纳为一个双线性矩阵不等式(BMIs)可行解的问题。接着,设计了一个基于齿槽转矩观测器的三步非线性速度控制系统,考虑到齿槽转矩观测器的估计误差和系统引入的模型参数不确定扰动,完成了闭环控制系统的鲁棒性能分析。实验结果表明设计的基于扰动观测器的三步非线性的速度控制器具有较好的周期性扰动抑制效果。最后,为了满足车用永磁同步电机力矩响应快和调速范围宽等需求,基于车用永磁同步电机低速矢量控制和高速弱磁控制方案,提出了双输入双输出三步非线性力矩跟踪控制方法,将参考力矩信号的动态变化信息引入到控制律中,控制架构中显性地考虑了弱磁问题,设计的控制器可以同时应用于恒转矩区和恒功率区。针对永磁同步电机中的参数不确定性,基于输入到状态稳定性理论进行了控制器的鲁棒性能分析,给出了相应的鲁棒性能条件。仿真和实验表明设计的非线性三步力矩控制器具有良好的稳态和动态控制性能,同时可以满足实际应用时弱磁控制要求。
周平[3]2013年在《复杂磨矿过程运行反馈控制方法及应用研究》文中研究指明冶金选矿中,磨矿是任何一种金属选别的先决工序。其作用就是将大颗粒矿物原料粉碎到适宜粒度,使有用矿物与脉石单体解离或不同有用矿物相互解离,为后续选别提供原料。磨矿是典型的高能耗、低效率过程,其电能消耗约占整个选厂的45-70%,生产成本约占40～60%。磨矿运行指标即磨矿产品粒度(质量指标)、磨矿生产效率等决定着选矿精矿品位的好坏和生产能力的高低,并与选厂经济技术指标密切相关。长期以来,磨矿过程控制与优化被认为是提高磨矿产品质量与生产效率以及整个选厂经济利润的关键,一直受到国内外学者的关注和重视。以多回路PI/PID和多变量预测控制为主的控制技术均一定程度达到了调控局部单元的磨矿设备,使其按照期望目标运行的目的。然而,从过程工程的角度来看,磨矿自动控制不仅仅是使局部单元磨矿装置系统尽可能好地跟踪期望设定值,而且要控制整个过程运行,实现表征过程整体运行性能的磨矿粒度与生产效率等运行指标的优化。因此,将复杂磨矿生产与各个磨矿设备作为紧密联系的整体,构建磨矿整体运行的分层反馈控制结构,实现控制指标、运行指标以及经济性能指标的集成控制与优化,是各个选矿企业提高自身市场竞争力的重要手段。磨矿过程流程长、滞后大、影响因素众多且彼此相互制约和关联耦合。磨矿运行指标不仅与回路控制的关键过程变量密切相关,并且其动态特性还受原矿成份与性质、生产技术规范与操作规范、设备能力以及各种未知动态干扰的影响,具有较强时变特性。因此,磨矿过程运行控制研究具有挑战性且方法较少。现有方法大多采用上层开环设定加底层基础反馈控制的运行控制模式,没有真正意义实现磨矿运行指标的上层闭环反馈控制。当外部干扰和运行环境动态变化时,难以对运行过程做出及时准确调整,因而难以实现过程的优化运行。为此,必须利用实时或者间歇性的磨矿运行指标反馈信息,研究实现运行指标上层闭环控制的磨矿过程运行反馈控制方法及工业应用。论文从经济全球化背景下的现代选矿企业对提高产品质量与生产效率以及节能降耗的迫切需求出发,依托国家自然科学基金青年项目(61104084)、国家973计划项目(2009CB320601)以及中央高校创新基金项目(N090608001),开展具有运行反馈控制和基础反馈控制层次反馈控制结构的磨矿过程运行反馈控制方法及其应用的研究,具体如下：1.针对国际通用的一段棒磨开路、二段球磨-水力旋流器闭路磨矿的原矿石成份与性质比较稳定、给矿粒级较窄、可以建立过程的近似数学模型,研究基于模型的运行反馈控制方法及与已有MPC方法的仿真比较研究：1)针对磨矿过程的多运行指标及其测量反馈大时滞特性,提出基于改进两自由度(2-DOF)解析解耦的运行反馈控制方法。针对具有多变量及多输入输出时滞特性的运行过程模型,为了设计能够物理实现的2-DOF运行控制系统,提出基于频域多点阶跃响应匹配的高阶多时滞系统的模型近似方法。磨矿过程的仿真应用及比较验证了所提方法的有效性和先进性。2)针对磨矿过程运行性能受各种未知动态干扰(如原材料性质的波动)影响,以及常规基于MPC运行反馈控制方法干扰抑制性能的不足,引入干扰观测(DOB)技术,研究基于DOB-MPC的集成运行反馈控制方法：A.针对已有单变量DOB设计仅适用于最小相位时滞或非时滞系统,提出非最小相位时滞系统的改进DOB(IDOB)设计方法。在此基础上,提出基于IDOB-MPC的集成运行反馈控制方法。在磨矿过程的设计实例及仿真实验表明所提方法在动态环境下的干扰抑制和干扰观测方面均优于常规基于MPC的运行反馈控制方法。B.针对已有DOB技术的单变量本质,借助于提出的模型近似算法,提出基于MIMO系统近似逆的多变量DOB(MDOB)设计方法。在此基础上,提出基于MDOB-MPC的集成运行反馈控制方法。与已有磨矿运行反馈控制方法的仿真比较表明：所提方法在干扰抑制、干扰观测以及整体运行控制性能方面均优于IDOB-MPC、改进2-DOF解析解耦以及常规MPC的运行反馈控制方法。2.针对我国广泛使用的赤铁矿闭路磨矿的原矿石性质与成份复杂且不稳定、嵌布粒度细,磨矿运行指标难以在线测量且过程具有工况时变等综合复杂特性,难以建立过程数学模型,研究基于数据与知识的复杂磨矿过程智能运行反馈控制方法：1)针对赤铁矿两段全闭路复杂磨矿,将建模与控制相集成,充分利用数据与知识,采用分层反馈结构,提出由基于案例推理(CBR)的回路预设定模型、磨矿粒度动态神经网络(ANN)在线软测量以及回路设定值模糊动态调节构成的磨矿智能运行反馈控制方法。在某大型赤铁矿选厂的工业试验及应用表明：所提方法稳定并优化了磨矿粒度,提高磨矿作业率～2.78%、台时处理量～4.42%,并使磨矿生产经济利润增加～930万元/年。2)针对赤铁矿闭路磨矿运行因过负荷故障工况而影响系统运行安全的问题,提出具有回路设定值自适应QP优化、磨矿粒度在线软测量、多变量智能反馈校正以及磨机过负荷故障工况在线监测与调节等结构的磨矿过程运行安全与优化的智能运行控制方法。考虑到前述单一ANN粒度软测量的精度和可靠性不足,提出由基于CBR的粒度软测量、基于ANN的粒度软测量、软测量可信度因子求解以及最终粒度求解构成的磨矿粒度混合智能软测量方法。另外,集成数据驱动的SPC技术和知识驱动的RBR技术用于磨机过负荷工况的智能在线监测与过负荷调节。在某赤铁矿选厂的工业应用表明：所提方法不但能够实现磨矿运行优化,而且可有效避免磨机过负荷故障工况,增强系统的安全和稳定性能。
池荣虎, 侯忠生, 黄彪[4]2017年在《间歇过程最优迭代学习控制的发展:从基于模型到数据驱动》文中提出本文综述了间歇过程的基于模型的和数据驱动的最优迭代学习控制方法.基于模型的最优迭代学习控制方法需要已知被控对象精确的线性模型,其研究较为成熟和完善,有着系统的设计方法和分析工具.数据驱动的最优迭代学习控制系统设计和分析的关键是非线性重复系统的迭代动态线性化.本文简要综述了基于模型的最优迭代学习控制的研究进展,详细回顾了数据驱动的迭代动态线性化方法,包括其详细的推导过程和突出的特点.回顾和讨论了广义的数据驱动最优迭代学习控制方法,包括完整轨迹跟踪的数据驱动最优迭代学习控制方法,提出和讨论了多中间点跟踪的数据驱动最优点到点迭代学习控制方法,和终端输出跟踪的数据驱动最优终端迭代学习控制方法.进一步,迭代学习控制研究中的关键问题,如随机迭代变化初始条件、迭代变化参考轨迹、输入输出约束、高阶学习控制律、计算复杂性等.本文突出强调了基于模型的和数据驱动的最优迭代学习控制方法各自的特点与区别联系,以方便读者理解.最后,本文提出数据驱动的迭代学习控制方法已成为越来越复杂间歇过程控制发展的未来方向,一些开放的具有挑战性的问题还有待于进一步研究.
吉鸿海[5]2016年在《自适应迭代学习控制和卡尔曼一致性滤波及在高速列车运行控制中的应用》文中研究指明本文以自适应迭代学习控制和卡尔曼一致性滤波理论为基础,从列车速度跟踪控制技术和速度测量估计技术两个角度,着重研究了高速列车重复运行控制中的若干实际问题。论文的主要研究内容和创新点总结如下:一、针对高速列车运行中存在的控制输入饱和与未知的速度时变时滞问题,研究了一类自适应迭代学习控制方法,实现高速列车速度运行曲线的精确跟踪控制。首先,考虑列车运行中存在的控制输入饱和情况,利用非线性参数化系统描述高速列车动力学模型,进行系统非线性特性研究,提出基于参数分离原理的半饱和自适应迭代学习控制律,以及沿迭代轴的系统时变参数辨识的全饱和参数学习律。其次,考虑列车运行中同时存在控制输入饱和与未知的速度时变时滞情况,通过加入时滞补偿项,提出带有时滞补偿改进的自适应迭代学习控制方法。然后,基于Lyapunov泛函分析方法,证明自适应迭代学习控制方法及其改进形式都可以严格保证列车速度在2-范数意义下沿迭代轴逐点收敛到期望速度轨迹。最后,数值仿真和比对实验进一步验证所提方法的有效性。二、针对高速列车运行中存在的牵引/制动执行器故障问题,研究一类自适应迭代学习容错控制方法,实现高速列车速度运行曲线的精确跟踪控制。首先,考虑列车运行中同时存在控制输入饱和、未知速度时变时滞以及牵引/制动执行器故障的情况,设计含有非线性反馈补偿和鲁棒补偿项的半饱和自适应迭代学习控制律和全饱和参数学习律。对于SISO高速列车系统,该方法是一种不依赖于精确模型结构、系统参数、时滞与故障等信息的速度跟踪控制方法,可以同步补偿和处理控制输入饱和、状态时滞、执行器故障等非线性影响。其次,对于一类MIMO非线性参数化系统,考虑系统同时存在执行器故障、被控对象和控制增益矩阵非线性参数不确定的情况,提出扩展的自适应迭代学习容错控制方法。然后,通过设计一个新颖的时间权重Lyapunov-Krasovskii-Like复合能量函数,证明了自适应迭代学习容错控制方法及其扩展形式都可以严格保证SISO列车速度误差和MIMO系统状态误差在2-范数意义下沿迭代轴逐点收敛到零。最后,仿真结果进一步验证算法的有效性和优越性。三、针对传感器网络中传感器节点观测受限、分布式测量模型对网络拓扑信息利用不足以及传感器节点间通信噪声等问题,研究了一类分布式连续时间信息权重的卡尔曼一致性滤波方法,实现传感器网络中含有噪声的连续时间线性动态系统状态最优估计。首先,考虑控制输入已知的情况,根据传感器网络拓扑结构,选取局部状态估计误差的协方差矩阵的逆作为信息权重矩阵,设计了新颖的传感器局部测量模型,推导并得到局部最优的系统状态卡尔曼一致性滤波估计方法。其次,考虑系统控制输入未知的情况,给出改进的分布式连续时间信息权重的卡尔曼一致性滤波算法,可以对含有噪声的系统状态和控制输入同步进行分布式估计,避免使用系统输入等全局信息,能够减少通信负担和拓展应用范围。然后,利用Lyapunov稳定性理论,证明连续时间信息权重的卡尔曼一致性滤波方法及其改进形式都可以严格保证分布式传感器对系统状态的局部最优估计。所有传感器对含有噪声的系统状态估计在最小二乘的意义下都一致收敛到系统真实状态的有界邻域内。最后,通过仿真数例和对比实验,验证提出的分布式滤波方法在传感器网络中对连续线性系统状态估计有效,并且明显优于其他已有的滤波方法。四、针对离散时间线性或非线性系统的参数辨识和状态一致性最优估计问题,研究一类基于卡尔曼滤波的系统参数辨识方法和一类分布式离散时间信息权重卡尔曼一致性滤波估计方法,实现传感器网络中非重复运行线性系统的状态最优估计以及高速列车重复运行非线性系统的速度最优估计。首先,考虑一般的含有噪声的离散时间线性系统,提出基于网络信息流拓扑的信息矩阵权重的分布式测量模型,设计分布式离散时间信息权重卡尔曼一致性滤波方法,并给出了基于Lyapunov泛函的收敛性分析。仿真研究及对比实验验证提出的分布式滤波方法在传感器网络中对离散线性系统状态估计有效。其次,考虑一般的含有噪声的离散时间非线性系统,利用全格式动态线性化技术,将非线性模型等价转化为含有外源输入的线性时变自回归模型,分别提出非重复系统的基序列拟合卡尔曼滤波和重复系统的迭代卡尔曼滤波两种系统参数辨识方法。然后,考虑高速列车离散时间重复运行的非线性系统,设计一种分布式离散时间数据驱动的信息权重卡尔曼一致性滤波的速度估计方法,可以通过列车速度传感器网络,实现高速列车含有噪声的速度测量与估计。理论分析表明提出的滤波方法可以保证列车速度估计在最小二乘的意义下都一致收敛到列车真实速度的有界邻域内。最后,高速列车速度估计仿真研究及对比实验进一步验证算法的有效性。
宋兴国[6]2015年在《轮式机器人的移动系统建模及基于模型学习的跟踪控制研究》文中研究指明随着移动机器人被赋予的任务需求及其接触环境的多样性不断增加,使其在执行任务过程中所面临的随机因素变得越来越多。轮式移动机器人作为本文的研究对象,目前所面临的主要困难包括:动态系统的高精度建模,对外界环境的认知,车轮与地面作用力学理论的实际应用等,这些因素通常导致机器人具有模型不确定性,给机器人的精确控制带来了很大难度,需要发展先进的控制方法来解决复杂系统的控制问题。为此,本文建立了复杂的轮式机器人系统模型,提出了先进的模型学习方法,并且基于模型学习方法研究了轮式移动机器人的跟踪控制问题。系统模型是机器人技术研究的基本工具,轮式机器人的运动学模型和动力学模型是解决其控制问题的基础。基于轮式机器人在硬质地面上的有非完整约束方程,建立了车轮纵向滑转和侧向滑移情况的机器人系统运动学与动力学模型。结合轮—地相互作用的地面力学方程和轮式机器人的运动学建模过程,建立了轮式机器人在松软斜坡上发生车轮滑转、侧偏和沉陷的动力学模型。轮式机器人系统模型的不确定性在很大程度上影响了跟踪控制的精度。为提高控制系统的精度,利用具有非线性特性的神经网络模型进行在线辨识,包括前馈的径向基函数(RBF)神经网络和递归神经网络的模型辨识。考虑到递归神经网络的隐层单元存在神经元再激励而产生时延现象,基于Lyapunov稳定性理论、线性矩阵不等式技巧和李代数性质,提出了时延递归神经网络全局渐近稳定和全局指数稳定的新判据。为应用观测数据辨识具有不确定性的机器人系统模型,研究了具有非参数化的高斯过程回归(GPR)模型,能够降低噪声对观测数据的影响,进而实现系统潜变量模型的高精度辨识。基于Cholesky分解的高斯过程模型更新方法保证了数据不断增多时的模型学习速度。根据监督型神经网络和高斯过程在贝叶斯回归问题上的相似性,建立了贝叶斯回归网络模型。根据局部学习理论提出了新颖的聚类算法,进而建立了局部贝叶斯回归网络(LBRN)。针对复杂系统的模型学习,LBRN具有学习速速快、辨识精度高和鲁棒性强的特点。为实现轮式机器人在硬质地面上的轨迹跟踪控制,应用模型学习方法设计了有效的控制律。针对具有模型参数不确定性的轮式机器人,应用RBF神经网络反馈误差学习算法设计轨迹跟踪控制器,其中神经网络对不确定的非线性动力学模型进行在线辨识,通过仿真实现了准确的轨迹跟踪控制。为降低车轮纵向滑转对轨迹跟踪的影响,建立了滑转参数计算公式,结合滑转参数补偿和神经网络设计控制器,通过仿真实现了车轮滑转的轨迹跟踪控制。车轮纵向滑转和侧向滑移耦合情况很难进行滑转和侧滑参数估计,利用局部贝叶斯回归网络方法对机器人打滑动力学模型进行离线辨识,通过仿真实现了基于打滑模型的轨迹跟踪控制。为实现轮式机器人在松软地面上发生车轮滑转、滑移和沉陷等情况的路径跟踪控制,结合地面力学理论和模型学习方法设计有效的跟踪控制律。分析轮—地作用力学模型和设计单轮实验平台,基于动态反向传播算法的递归神经网络模型在线辨识未知的地面参数。考虑到多参数耦合的轮—地作用力学模型在车轮驱动控制中很难直接应用,采用高斯过程回归方法和单轮实验平台的数据观测对实际需要的轮—地作用力学模型进行了辨识,实现了由车轮驱动力矩来控制车轮的滑转率、沉陷量和挂钩牵引力。针对松软地面上具有不确定性的复杂轮式机器人系统,建立了系统模型输入输出的映射关系式。应用局部贝叶斯回归网络方法进行模型辨识,并且建立了有效的控制器,通过仿真实现了松软地形上的路径跟踪控制。本文建立了轮式移动机器人的系统模型,分析了系统模型具有不确定性的复杂情况,研究了神经网络、高斯过程回归和局部贝叶斯回归网络的模型学习方法,并且应用于轮式移动机器人的控制系统设计,实现了机器人在不同地面上的准确跟踪控制。
李瑞霞[7]2007年在《智能PID整定方法的仿真与实验研究》文中认为PID控制器因为结构简单、容易实现，并且具有较强的鲁棒性，因而被广泛应用于各种工业过程控制中。作为一种广泛的控制规律，PID控制并没有因为各种先进控制算法的出现而遭到淘汰，相反，由于其应用时期较长，控制工程师们已经积累了大量的PID参数整定的经验。但是简单的PID控制往往不能达到令人满意的效果，对于工业过程中的复杂系统，传统的PID控制更是显得无能为力。本文从理论上深入研究了模糊控制理论、遗传算法，并将PID控制与智能控制中的模糊控制及遗传算法结合起来，形成了模糊自适应整定PID算法和基于遗传算法的PID参数整定方法。MATLAB软件仿真结果表明这两种智能PID整定算法效果良好，能够达到预期的控制效果。在此基础上，对实验室现有的电液伺服位置闭环控制系统进行了建模，用常规PID控制、模糊PID控制及遗传算法PID控制方法分别对该实验系统进行了仿真与比较；并构建了基于DSPACE实时系统的混合仿真实验平台，进行了多种参数整定方法的PID控制效果的实验验证。仿真与实验结果均表明，智能PID整定方法具有良好的控制效果，明显好于常规PID整定方法，特别是由遗传算法整定的PID控制效果更好一些。
刘巨江[8]2007年在《基于模型的高压共轨柴油机扭矩算法研究》文中进行了进一步梳理环保法规的日益严格和激烈的市场竞争迫使汽车厂商及其供应商们在更短的时间内开发出新的发动机控制算法。传统的软件开发方式已不能满足人们对发动机软件开发的需求，因此需要引入基于模型的V字型开发流程。采用基于Simulink&dSPACE的开发工具能够完成基于模型的整个开发流程。本文采用基于模型的V字型开发模式设计了高压共轨柴油机的控制软件。首先我们在Simulink环境下建立了基于扭矩的柴油机控制算法。论文采用了dSPACE公司的MicroAutoBox快速原型系统和制作的驱动电路实现了对一台装配有FCRS共轨系统柴油机的控制，这样可以快速验证在Simulink下建立的控制算法。dSPACE公司提供的RTI1401提供发动机控制软件底层算法的模块库，这样在快速原型阶段我们不用考虑目标ECU硬件和底层算法，可以将精力集中于控制算法的建立和改进。当建立了整个高压共轨柴油机的控制算法后，论文使用Real-time Workshop生成ECU软件应用层代码，在自动代码生成的过程中采用了S函数来实现自动生成代码和手工代码的集成。论文采用AUTOSAR软件规范建立结构化的软件架构，该架构的建立有助于未来系统的升级和平台的移植。针对XC167单片机我们对软件的底层算法进行了优化，该底层算法能够实现快速判缸、齿任务划分、电磁阀驱动信号输出等功能，同时还大大减轻软件负荷。论文建立了高压共轨柴油机基于扭矩的控制算法，该算法能够使发动机按照需求扭矩准确输出。论文对基于扭矩控制算法的关键MAP图进行了标定，总结出一套有效的基于扭矩控制算法的标定方法。实验结果表明该控制算法能够满足发动机各种工况(怠速、起动、正常)的控制需求。发动机启动过程迅速，在怠速时发动机转速稳定，并能根据环境情况和发动机的当前扭矩需求自动调节目标怠速。在正常工作状态下，发动机能够较准确输出驾驶员或其它附件对发动机的需求扭矩，这就为该控制算法用于整车控制提供了基础。
黑沫[9]2015年在《精密谐波齿轮传动系统建模与控制方法研究》文中认为伴随着现代科学技术的飞速发展,机电伺服系统呈现了小型化、轻量化、高精度和高动态特性的发展趋势,谐波传动、摆线传动、柔索传动、活齿传动等具有较高传动精度和良好动力学特性的传动方式在其中得到了越来越广泛的应用。对于上述这些传动方式的动力学特性和伺服控制方法进行研究有助于机电系统伺服性能的提升,具有一定理论和工程意义。谐波齿轮具有输出力矩大、结构紧凑、啮合空回小、传动精度高等许多优点,广泛应用于航空、航天、机器人、武器系统等领域中的伺服系统中,取得了良好的效果。随着系统伺服性能需求的提升,对谐波齿轮传动精度提出了更高的要求,需要对如何提高其伺服性能这一问题进行进一步的研究。本文针对精密谐波齿轮传动系统非线性动力学特性的建模问题和伺服补偿问题开展研究,根据对精密谐波齿轮传动系统的工作原理、动力学特性建模、模型参数辨识方法、非线性特性补偿控制、模型仿真方法、系统性能预测等方面的研究,建立了含摩擦、刚度和迟滞非线性特性的系统仿真模型,针对各种非线性特性设计了相应的补偿控制策略,总结得出了基于模型的谐波齿轮传动系统设计方法,对如何提高谐波齿轮传动系统伺服性能有了进一步的认识,较好解决了谐波齿轮传动的设计和伺服控制问题,可为谐波齿轮传动系统在高速、高精、轻量化和小型化精密伺服系统中的应用提供技术支持。论文的研究内容主要包含以下几个部分:1.针对谐波齿轮传动系统伺服特性与其结构参数之间的关系问题,通过分析谐波齿轮工作原理、运动学和动力学特性,推导出了常用双波谐波齿轮摩擦、刚度和迟滞三种特性的经典模型参数与其自身主要结构参数的解析关系。针对三种非线性特性的经典模型,采用描述函数方法对其进行线性化,建立了含摩擦、刚度和迟滞的谐波齿轮传动系统线性模型,得到了摩擦、刚度和迟滞对谐波齿轮传动系统伺服性能的影响规律。2.为了准确建立谐波齿轮传动系统的动力学模型,针对谐波齿轮传动系统摩擦、刚度和迟滞三种非线性特性进行了建模。针对系统摩擦特性建模问题,采用Stribeck和Lu Gre两种方法进行建模,并对模型中参数进行辨识,提出了一种可在线应用的Stribeck摩擦模型参数快速辨识方法。针对系统刚度特性建模问题,采用泰勒级数和有限元两种方法进行建模,并辨识了泰勒级数刚度模型的参数,得到了影响谐波齿轮低阶谐振频率的主要结构参数和其影响规律。针对系统迟滞特性建模问题,采用Maxwell和Preisach两种方法进行建模,并对模型中参数进行了辨识,研究了Preisach迟滞模型在线仿真离散递归算法,提高了模型仿真计算效率,总结得到了Maxwell和Preisach迟滞模型的选用原则。将以上三种非线性特性模型进行集成,得到了谐波齿轮传动系统的仿真模型,该模型可用于研究系统结构-控制特性相互作用机理,进行系统动力学特性分析、控制方法研究和伺服性能预测。3.针对谐波齿轮传动系统的伺服控制问题,研究了系统非线性特性的补偿控制方法。针对系统摩擦和迟滞特性,采用基于模型的摩擦前馈补偿和迟滞逆模型补偿控制方法;针对系统的参数存在变化不确定量问题,采用不基于模型的Backstepping自适应补偿控制方法。利用建立的谐波齿轮传动系统仿真模型对上述方法进行仿真分析,系统伺服控制精度和响应速度相比经典PID控制方法均有明显提高,验证了上述补偿控制方法的有效性,并分析得到了各补偿控制方法的选用原则。4.针对谐波齿轮传动系统的设计问题,应用上述建模和补偿控制研究成果,提出了基于模型的谐波齿轮传动系统设计方法。基于本文建立的系统仿真模型和设计的补偿控制方法,根据某型精密指向稳定平台俯仰伺服驱动机构应用实例,提出了基于模型的系统设计流程。依照该设计流程,得到了俯仰伺服驱动机构的具体设计方案,并对方案伺服性能进行了仿真预测。根据设计方案制造了原理样机,并对其进行了性能测试,测试结果满足设计指标要求。该方法提高了系统的设计效率、降低了设计成本。5.针对谐波齿轮传动系统的非线性特性、低阶谐振频率、开环特性和闭环特性测量问题,研究了谐波齿轮传动系统性能测试方法。设计了系统非线性特性测试实验台,实现了对摩擦、刚度和迟滞等非线性特性的测量。设计了系统系统谐振频率和幅频特性测试实验台,实现了对系统低阶谐振频率和开环幅频特性的测试。研究了闭环系统的最低平滑速率、稳定精度、定位精度以及峰值输出力矩的测试方法,针对精密指向稳定平台俯仰伺服驱动机构这一具体应用进行了测试。以上测试获得了较为准确实验数据,可反映被测系统的真实特性。测试结果验证了本文所研究的建模和控制方法的正确性和有效性。
于今[10]2016年在《800MN模锻液压机液压系统设计与同步控制策略研究》文中指出800MN模锻液压机主要用于生产各种低塑性的高强钢、耐热钢以及碳素钢和低合金等金属模锻件,是生产航空、舰船、航天、军事、电力、核工业等领域大型模锻件的基础设备。800MN模锻液压机主驱动系统是一个复杂的机电液耦合系统,各参数之间耦合关系十分复杂。因此,主驱动系统的稳定性,快速性,准确性和以及其同步纠偏的研究分析非常重要。本文以主驱动系统及其控制系统为研究对象,围绕液压机主驱动系统控制原理、活动横梁的动态响应特性、同步控制策略等重点内容进行了研究。本文针对800MN模锻液压机的机械结构和工艺动作,对液压机主驱动系统液压回路进行了系统的设计;推导出了模锻液压机主驱动系统的数学模型,通过对该系统的工作缸建压进行了分析,得出了以时间、负载和活动横梁压制速度为输入,工作缸同步驱动活动横梁绕工作缸中心对角线垂线的偏转角度为输出的动态过程。对被动同步控制回路进行了设计和仿真分析,表明同步缸能够较好的实现位置纠偏;建立了液压机主被动混合同步系统的动力学模型,分析了偏载力矩与纠偏力对活动横梁转角的影响;通过ADAMS和AMEsim软件对混合同步系统进行了联合仿真,获得了多种工况下的混合同步曲线,仿真结果表明系统具有较好的控制性能。针对多缸液压同步系统的控制策略进行了归纳,并根据800MN液压机系统的特点提出了基于模型参考自适应的前馈补偿同步调平策略。通过对系统进行了相关的全数字化仿真,通过和作对比,可以发现采用模型参考自适应控制策略比普通的PID控制具有更好的响应速度和动态性能,同步误差符合设计要求。。仿真结果缩比样机试验研究表明,800MN模锻液压机主驱动系统具有较好的位置控制特性和同步纠偏精度,验证了主驱动系统设计和控制方案的合理性,为模锻液压机的主驱动系统设计提供了理论依据,也为后期的液压系统安装与调试以及性能试验提供了参考。本文的仿真研究对提高模锻液压机主驱动系统位置控制性能和同步纠偏性能具有重要的理论价值和实际工程意义。
参考文献：
[1]. 驾驶员方向控制模型的控制校正环节的研究[D]. 唐林军. 吉林大学. 2008
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