舰载特种起重机的时间-能量综合最优控制

舰载特种起重机是我国正在研制开发的多关节、可折叠式船用起重机。研究它的高效节能运行模式，也就是时间－能量综合最优控制意义重大，本文通过引入加权变量得到舰载特种起重机的时间－能量综合最优性能指标，证明了综合最优解的结构，并进一步提出了“预测平均动态理论”概念，应用此理论处理了舰载特种起重机的非线性和耦合，最终设计了反馈形式的时间－能量综合最优控制器。仿真的结果验证了此设计方法的正确有效性。     

铁道车辆主动悬挂随机最优控制研究

研究了铁道车辆二系横向悬挂安装振动主动控制装置，即主动悬挂时的动力学性能。介绍了设计控制规律的计算方法，并应用随机最优控制理论建立了一个两个自由度的车辆模型，求解了主动悬挂的最优控制规律，在时域进行了仿真分析。研究结果表明，主动悬挂可大大提高车辆动力学性能。     

基于人工神经网络的海洋平台振动主动控制

将经典最优控制算法与人工神经网络相结合，采用BP神经网络模型，实现了受随机波浪力作用下的海洋平台的振动主动控制。由于神经网络的鲁棒性、容错性和很好的泛化能力，仿真结果表明控制是可行、有效的，并且克服了传统算法本身的时滞问题，为海洋平台的振动控制提供了一条新的思路。     

燃气轮机控制参数最优化分析研究

本文首先提出了一种单调控制理论。推导了单调控制的一些有关定理，发现在符合单调控制的情况下，可以方便地求出动态系统的最优决策序列，从而可以获得该系统的最优状态轨线。用该理论来求解燃气轮机系统时间最优控制问题的实践时，不仅工作量大幅度减少，而且可保持较高的精度。这对高性能燃气轮机和先进控制系统的设计都有较大的现实意义和使用价值。     

智能汽车自动紧急转向避撞的跟踪控制方法对比研究

为了提高智能汽车的主动安全性,提出3种不同的自动紧急转向避撞跟踪控制方法。首先建立汽车避撞简化模型,对制动、转向及两者相结合的3种不同避撞方式进行对比分析。其次,为深入研究汽车避撞过程中的实际响应,建立包含转向、制动及悬架3个子系统耦合特性的底盘18自由度统一动力学模型,并进行相关试验验证。随后构建智能汽车自动紧急转向避撞控制框架,对五次多项式参考路径和七次多项式参考路径的横摆角速度和横摆角加速度进行对比分析。接着以线性2自由度转向动力学模型为参考对象,对最优控制四轮转向、最优控制前轮转向、前馈与反馈控制相结合的前轮转向3种不同的跟踪控制系统分别进行设计。最后,以汽车底盘18自由度统一动力学模型为研究对象,对上述3种避撞控制系统进行仿真试验对比分析。研究结果表明：与制动避撞相比而言,转向避撞所需的纵向距离有较大降低,随着车速的增加和路面附着系数的越低,效果越明显;七次多项式参考路径比五次多项式参考路径的避撞过渡过程更为平缓,当实际车速与控制器所用车速不一致时,前者避撞性能表现更优;最优四轮转向控制系统在高、低2种不同附着路面都具有较好的避撞效果,最优前轮转向控制系统次之,而前馈与反馈相结合的前轮转向控制系统在低附着路面上则表现出严重的失稳。     

铁路接触网最优主动控制研究

研究目的:本文为研究主动控制对接触网性能的影响,建立了接触网有限元模型,应用Ansys软件计算模型的整体质量及刚度矩阵数据,并利用KMExtract程序分离出整体质量、整体刚度矩阵,据此建立接触网系统动力学方程。为便于系统仿真及控制器设计,使用模态降阶法对系统降阶并将其转化为状态方程形式,而后为系统设计LQR控制器,使用simulink对实施主动控制前后的接触网系统进行动态仿真分析。研究结论:研究表明:(1)对接触网实施主动控制能有效改善其振动特性,接触网振动的最大值、最小值有较大降低,幅度达90%以上,均方差也有较大下降,幅度达70%以上,系统性能得到了极大提升。(2)在通过改变弓网自身参数的方法改善弓网性能遇到瓶颈时,接触网的主动控制或半主动控制将成为改善弓网性能的重要手段。     

商用车主动空气座椅悬架的建模与仿真研究

建立一种将驾驶室考虑在内的七自由度1/2商用车主动空气座椅悬架模型,采用最优控制理论建立主动控制器,在考虑白噪声路面输入的情况下,运用MATLAB/Simulink模块进行主动空气座椅悬架的性能仿真分析,得到了座椅质心加速度、悬架动挠度等评价指标,分析了时域和频域的响应结果,并且与被动空气座椅悬架进行了比较。结果表明:主动空气座椅悬架能很好的改善汽车座椅的减震性能,提高驾驶员及乘客的乘坐舒适性。     

7自由度主动悬架整车模型最优控制的研究

应用汽车系统动力学理论,建立了七自由度主动悬架的动力学模型。根据线性二次型最优控制原理设计了主动悬架线性二次型(LQR)控制器,并构建了实现该控制策略的主动悬架控制仿真模型。仿真结果表明:对主动悬架进行最优控制,能够有效地降低车身垂直振动加速度、车身侧倾角加速度和俯仰角加速度。