基于神经网络的4WD电动汽车AFS/DYC解耦控制研究

基于二自由度线性化模型,分析了质心侧偏角和横摆角速度之间的耦合现象;在七自由度非线性汽车模型基础上,利用BP神经网络构造了自适应解耦控制器。设计了2个车辆姿态参数控制器,以状态参数理想模型的输出作为控制目标,分别控制汽车的质心侧偏角和横摆角速度,实现车辆主动安全控制。仿真结果表明,基于BP神经网络的解耦控制能够跟踪状态参数的理想值,提高汽车在极限工况下的行驶安全性和操纵稳定性。     

一种重载组合列车的分布式协同控制方法

为解决重载组合列车在复杂地形和通信不可靠情况下的多机车间的控制问题,设计一种在通信延时和中断条件下的重载组合列车的分布式协同控制器。通过引入状态变换和控制变换,将复杂的重载组合列车纵向动力学模型简化为双重积分器形式,然后设计分布式协同控制器,在保证列车作用力最小的前提下调节每个子系统的速度到期望值。证明了组成的闭环系统能够使重载组合列车子系统在较宽松的通信条件下达到一致渐近协同稳定。通过对集中控制模式LQR控制器和分布式协同控制器在理想通信条件以及存在通信延时的性能仿真对比,充分说明了设计的分布式协同控制器的有效性。     

铁道车辆横向主动悬挂的H∞控制

研究铁道车辆横向主动悬挂采用H∞控制方案的振动控制效果。建立考虑车体横移、摇头、侧滚以及转向架横移的铁道车辆横向主动悬挂的控制模型。以该模型为基础,利用MATLAB软件设计铁道车辆横向主动悬挂的H∞控制器。为了验证设计得到的H∞控制器的控制效果,采用ADAMS/Rail多体动力学软件建立整车模型,与MATLAB软件进行联合仿真,比较被动悬挂、Skyhook主动悬挂、H∞主动悬挂3种情况下的仿真结果。结果表明,车辆横向主动悬挂采用H∞控制器后振动控制效果明显,有很强的鲁棒性,可以将车体横向加速度的低频部分减小2倍以上,且不会增加车体横向加速度的高频部分。     

有源控制的试验研究

建立了铁道车辆1：8比例的半车4自由度横向有源悬挂试验模型，应用LQR控制方法进行了有源悬挂试验研究，并与仿真计算结果进行比较。研究结果表明，有源悬挂方式能有效地衰减振动，尤其是共振点处的振动；有源悬挂与无源悬挂要比，车体横移振幅在高频共振点附近平均降低75%左右；车体侧滚角振幅在高频共振点附近平均降低80%左右；当车体质量大于控制器设计质量时，控制效果比原设计质量的控制器要好，反之要差。     

高速磁浮列车主动悬浮与导向的2-DOF控制

为了满足高速磁浮列车动力学与控制系统稳定的要求,提出主动悬浮与导向的2-DOF控制解决方案。从车辆动力学与控制角度分析,电磁悬挂主动控制稳定的主要影响因素是系统刚度、非结构摄动和模态截取误差,其中非结构摄动程度取决于轨道几何变化和动力学与控制系统的刚度;利用ADAMS与MATLAB协同平台,提出基于单轨正交模型的主动悬浮与导向LQG控制器设计方法。对比仿真表明:1-DOF主动悬浮控制对点头和摇头摄动敏感,而2-DOF主动控制则能够适应竖曲线和平曲线轨道高速运行。在400 km.h-1单转向架模型曲线轨道运行仿真中,2-DOF主动控制的鲁棒稳定性得到了综合验证。     

基于混合系统模型预测控制的列车优化运行

为保证列车高效率运行,需要对自动驾驶系统进行高效设计。列车运行过程具有高度非线性化的特性,针对这一特性,通过引入整数变量,建立基于混合系统的列车混合逻辑动态模型,其次考虑列车运行过程的多重约束,通过二次规划求解控制律。同时为了降低控制器计算量,在模型预测控制的基础上引入了阶梯式控制策略。最后利用Matlab仿真软件使其跟踪一条即定曲线,对所提的控制策略进行数值仿真。结果表明,该控制器可以在降低计算量的基础上,保证列车准时高效跟踪既定曲线,当改变控制器参数时,对跟踪效果有较大的影响。仿真结果对本文采用的方法进行了有效验证。     

车辆横向半主动悬挂的神经网络自适应控制

分析了车辆半主动悬挂模型的非线性特性，提出了采用神经网络的半主动悬挂自适应控制模型，设计了神经网络辨识器和控制器，采用专门算法修正控制器网络权值，仿真计算表明，神经网络自适应控制的半主动悬挂系统能有效改善车辆横向平稳性。     

基于鲁棒模型匹配的电动汽车转向稳定性控制

四轮驱动电动汽车在高速转向行驶过程中,由于车辆存在严重非线性,会出现横摆过大、过度转向或不足转向等现象。针对这些问题,文章在深入分析横摆角速度和质心侧偏角对车辆操纵稳定性的表征关系基础上,将模型匹配自适应控制结构与鲁棒控制策略相结合,动态控制横摆角速度和质心侧偏角,纠正驾驶路径和车辆姿态,以改善车辆行驶的操纵稳定性。仿真结果表明,鲁棒模型匹配控制策略对车辆非线性有很好的适应能力。     

城轨列车自适应精确停车控制算法研究

停车精度是衡量列车自动驾驶控制性能的重要指标。本文根据城轨列车的制动模型设计自适应控制器,对列车进行精确停车控制。此控制器可以针对模型参数未知和由于设备老化或环境所造成列车制动模型参数变化的情况进行自适应调整,使列车可以精确跟踪理想停车曲线,达到既定的停车要求。理论分析和仿真结果验证了所提出的自适应算法的有效性。     

车辆主动悬挂的鲁棒稳定性及鲁棒性能研究

研究具有参数不确定性的铁道车辆主动悬挂系统的鲁棒稳定性及鲁棒性能问题。应用μ方法进行了鲁棒控制器设计，利用数值模拟方法进行了仿真，并利用滚动振动试验台进行了整车试验验证。结果表明，控制器能明显改善系统鲁棒性能，结果是令人满意的。     

基于控制器匹配的高速列车广义预测控制方法

针对普通广义预测控制器在列车控制过程中不能修改控制器参数,以至列车运行中遇到未知干扰时影响控制精度和稳定性。本文采用基于控制器匹配的广义预测控制调优方法,以达到经过调优的GPC与H!输出反馈控制器(最优控制器)具有相同的控制效果,并获取GPC调优参数,实现高速列车速度跟踪运行过程的自动控制。该控制器通过最优控制器控制律的函数获得GPC增益,使GPC与最优控制器匹配;在获得GPC增益的基础上,将目标函数转化为凸优化问题,求得GPC的调优参数;GPC自适应建模参数与H!控制器模型匹配,避免模型参数失配,保证控制器模型的稳定性。仿真实验结果表明GPC和H!控制器能够较好地匹配,且基于控制器匹配的高速列车广义预测控制系统具有较好的速度和位移跟踪性能。     

基于智能VRFT的城市轨道交通列车速度控制研究

利用虚拟参考反馈整定VRFT方法，可根据被控对象的一组输入和输出数据完成控制器设计的特点，提出一种基于智能VRFT的城市轨道交通列车速度控制方法；VRFT方法中的参考模型决定了控制器的闭环性能，通过粒子群优化算法PSO，对控制器参数和参考模型参数进行全局协同优化，设计出最优PID控制器。仿真结果表明：该方法能够优化PID控制器的设计，有效控制城市轨道交通列车速度。     

铁道车辆运行稳定性虚拟试验系统研究

铁道车辆运行稳定性对保证铁路运营安全具有重要影响.采用基于Web的技术方案,对铁道车辆运行稳定性系统总体设计方案进行分析.利用MatLab分析计算车辆运行稳定性,在三维CAD软件和VRML语言支持下建立虚拟试验场景.通过Asp.Net和SAI,控制和操纵网络虚拟环境中车辆运动状态.系统运行实例表明,建立的虚拟实验系统能在网络环境下有效地分析与仿真铁道车辆运行稳定性.     

考虑轮轨作用的地铁车辆电机负载模型研究

牵引电机负载模拟是轨道车辆牵引传动系统仿真中不可缺少的重要环节,传统的电机负载模型由于没有考虑轮轨关系而无法应用于地铁黏着控制算法的研究.在分析了地铁车辆力传递关系的基础上,提出用考虑轮轨作用的力传递模型来替代传统的阻力负载模型,可以模拟地铁车辆在运行中出现的空转现象,验证黏着控制策略的控制效果,整定控制参数.结合北京地铁13号线实车参数和牵引特性,验证该负载模型应用于黏着控制研究的有效性和可用性.     

轨道车辆制动控制单元的仿真技术研究

为提高轨道车辆制动控制单元的开发效率和质量,提出了一种基于仿真技术的制动控制单元一体化设计方法,在介绍制动系统组成及制动控制单元工作原理的基础上,基于该设计方法,实现了制动控制单元及被控对象的仿真建模和离线仿真、制动控制单元的快速控制原型仿真和制动控制单元的硬件在回路仿真,完成了制动控制单元的开发和测试。测试结果表明制动控制单元能满足要求,同时验证了基于仿真技术的设计方法的有效性。     

CRH5动车组牵引脉冲整流器自适应优化控制方法研究

针对CRH5动车组牵引主回路脉冲整流器在牵引网压波动下的稳定性问题,提出一种基于自抗扰算法的参数自适应优化控制策略。在CRH5动车组牵引脉冲整流器现采用的dq双环控制结构基础上,针对电流内环采用最速综合fal函数实现控制响应及控制量大小随误差变化自适应调整,基于状态空间方程构建一阶线性自抗扰电压外环控制器以实现对系统扰动的观测及跟踪。由此改善控制器对外部扰动的估计及补偿能力,增强控制器对车网耦合特性变化的适应能力。通过Matlab/Simulink仿真对比分析了基于PID控制和基于参数自适应优化控制的dq电流控制器性能,仿真结果表明,基于参数自适应的dq电流优化控制策略下的整流器直流侧输出电压在启动过程中超调量更小,且在应对网压波动时输出电压波动恢复后的稳态误差小于指标值的1/6,抗干扰能力更强。为进一步验证该控制器应对网压低频振荡的抗扰动效果,在RT-LAB半实物实验平台上搭建动车组-牵引网级联耦合模型对比分析2种控制策略下的牵引网网压波形。结果表明：基于参数自适应的dq电流优化控制更能适应多列动车组同时接入而引发的扰动,抑制牵引网网压大幅度振荡;fal电流环的参数自适应特性能改善控...     

基于微分平坦理论的MMC-RPC控制器设计

为提高MMC-RPC的抗扰动性能并达到更为精确的控制效果,对采用模块化多电平换流器(MMC)的铁路功率调节器(RPC)建立了动态数学模型,在简要介绍微分平坦控制理论(FBC)的基础上于MMC-RPC的动态数学模型中选取了2组输出量,使MMC-RPC满足微分平坦系统的条件。由微分平坦理论设计了MMC-RPC的控制器,其结构包含前馈控制与误差补偿2个环节;控制器采用串级连接,由外环产生平坦输出的参考轨迹,内环产生MMC期望输出的d、q轴电压分量。最后在3种工况下分别对串级FBC控制的MMC-RPC与串级PI控制的MMC-RPC进行仿真,仿真结果验证了FBC控制系统的有效性与优越性。     

基于模糊PI控制的电动汽车双向DC/DC变换器

电动汽车直流动力源的特殊性和对驱动性能的高品质要求决定车用DC/DC变换器要有稳定的电压、电流输出。针对DC/DC变换器在车辆行驶状态切换过程中呈现的严重非线性问题,提出了电流环沿用传统PI控制,电压环采用模糊PI控制的双闭环斩波控制方案;在分析双向DC/DC变换器工作原理的基础上,根据变换器自身的变结构特性,设计了模糊PI控制器。仿真结果表明,本控制方案可有效提高变换器的鲁棒性,减小输出电压波动。     

一种大功率工业整流系统管、变协同控制方法

通常大功率整流系统的调压装置和整流器均采取各自单独调节的控制方案,基本不考虑二者的协调控制,从而导致整流系统输出调整发生振荡,稳定性差。文章从晶闸管和调压变压器协同控制的角度,建立了管(晶闸管)、变(调压变压器)解耦模型,提出了结合专家仲裁的模糊自适应协同混合算法,系统动态调整过程对管、变实施分时控制,能较好地兼顾调整效率和电能质量指标;以新型的感应滤波工业整流系统为测试对象,给出了所述协同控制的设计过程和用于有效性验证的仿真及实验结果。     

地铁异步电机间接定子量控制策略研究

异步电机间接定子量控制通过对定子磁链的跟踪实现转矩控制,有效解决了直接转矩控制在低速范围内转矩脉动大、控制特性差的缺点。利用小信号分析法建立间接定子量控制策略近似线性化等效模型,进而给出电机转矩以及定子磁链PI调节器参数整定方法;结合地铁车辆牵引传动系统直流侧输入滤波器模型,根据奈奎斯特对数频率稳定判据着重对车辆运行过程中直流侧滤波器-牵引变流器-异步电机系统的稳定性进行了分析,并在此基础上提出了一种通过在线修正电机输出转矩给定值,获得理想牵引变流器-异步电机等效输入导纳,最终抑制系统直流侧振荡的主动稳定控制器。模型仿真结果验证了所述理论的正确性和有效性。