盾构刀盘驱动多电机同步控制策略研究

为了保障盾构刀盘驱动系统能够稳定运行,刀盘驱动电机之间的同步性能是一个关键因素。针对盾构电机数量多、结构复杂的特点,分析主从控制、并行同步控制和几种耦合控制在盾构驱动电机控制应用中的优缺点,说明并行同步在应用中的合理性;设计一种模糊PID智能控制算法,提出模糊PID控制器与并行同步控制结构相结合的盾构刀盘驱动多电机同步控制策略,应用Matlab/simulink进行建模仿真,对该控制策略和常规的PI控制进行仿真对比。结果证明:所提出的控制策略的动态响应快、实时性能好,在相同的负载突变状况下,该方法具有更强的鲁棒性,能更好地使多电机以设定速度同步运行。     

基于模糊PID方法的盾构掘进姿态控制研究

针对盾构掘进过程中姿态主要依赖操作人员施工经验手工调整、掘进轨迹精度主要依赖人员熟练性的情况,提出基于双闭环反馈自动控制盾构掘进轨迹的方法,通过主反馈实现掘进斜度的实时更新,局部反馈实现液压缸的速度控制。分析表明,局部反馈精度决定了预调偏差大小,在掘进轨迹控制中至为关键,因此以球铰支撑推进系统为例分析单环掘进前后液压缸的几何关系,推导左右推进液压缸速度关于掘进斜度、掘进速度的数学解析式,采用AMESim和MATLAB联合仿真工具搭建了推进速度控制的模糊PID模型,仿真分析非均载荷下推进液压缸的速度控制,并以盾构模拟推进试验台为例进行推进速度控制试验。结果表明： 基于模糊PID控制策略的推进液压缸速度控制可实现较准确的盾构掘进轨迹,为盾构失准问题的进一步解决提供了理论基础和现实依据。     

基于安全距离模型的车辆跟随控制策略研究

针对车辆协同驾驶领域中的跟随过程,建立了安全距离控制模型,采用BP神经网络PID控制策略设计了控制器,并通过MATLAB/Simulink软件进行仿真分析,将BP神经网络PID控制与传统PID控制的控制效果进行了对比,最后运用缩微环境下的智能车辆系统试验平台设计了Update算法,完成了跟随试验验证。仿真和试验结果表明,本文设计的智能控制器减小了车间距误差,提高了控制准确性,能满足车辆安全跟随行驶要求。     

盾构推进姿态控制策略研究

为提高盾构施工过程中姿态控制系统的控制精度和控制性能,提出一种盾构推进姿态控制策略。该策略将轨迹自动跟踪控制方法与模糊自适应PID闭环控制算法相结合,通过轨迹、位移、压力等多个闭环反馈实现对各个分区液压缸的速度控制,保证盾构推进轨迹按照设计的隧道轴线运行,并通过电液控制试验平台中的推进系统对提出的策略进行试验验证。结果表明,文章提出的控制策略能够使位移偏差维持在5 mm之内,可以很好地满足施工要求。     

电控空气悬架车高调节与车姿控制研究

针对电控空气悬架在车高调节过程中存在的过充,过放以及震荡等不良现象和加速、减速、转弯以及路面随机干扰对整车姿态的影响,根据变质量充放气系统热力学理论,提出一种能够对气体质量流量进行自适应快速调节的单神经元PID控制方法。根据车辆动力学理论,建立了加速、减速、转弯以及路面随机干扰下的空气悬架车身高度调节系统整车模型。基于神经网络控制算法,设计了车身高度调节的单神经元PID控制器和整车姿态控制的BP神经网络PID控制器。为检验所设计控制器的性能,搭建了Matlab/Simulink车身高度控制仿真模型和整车姿态控制仿真模型。仿真结果表明所设计的控制系统不仅能够实现车身高度的有效调节,同时还能抑制车身高度调节中的整车姿态变化。     

基于变转速控制的负载敏感系统研究

传统的纯电驱动工程机械利用电机来模拟发动机的功能,没有燃油消耗和污染排放,符合目前节能减排的趋势,但电机调速性能和过载能力未得到充分利用;另外,动力总成发生了变化,但相应的控制策略没有充分考虑液压系统的工作特点而进行有效的优化和完善,因此,整机的动力性、节能性、操控性和安全性等均有待提高。为进一步降低能耗,提高纯电驱动工程机械的效率,提出一种基于变转速控制的定量泵负载敏感系统,并针对定压差不能满足工程机械在复杂工况下的高效性问题,提出一种变压差控制策略,使系统在不同工况下进一步满足对动态响应或节能性的需求。建立了该负载敏感系统变压差控制的仿真模型,并在某8 t纯电驱动挖掘机上对所提出的控制策略进行测试。结果表明：系统压差与先导压力变化一致,仅与操纵阀杆的位移有关,而与负载压力的变化无关。在复合运动需要大流量时可通过操作手柄使先导压力增大,实现大范围无流量饱和功能,且在整个过程中流量变化曲线平滑,整机运行无抖动现象,具有较好的操控性;在压差为1 MPa时消耗的能量仅为压差3 MPa时的2/3;在低速需要小流量时,通过操作手柄保证系统压差处于较低水平,从而降低了系统的压力损耗,提高了系统的节能性。所提出的变转速控制负载敏感系统变压差控制策略能有效降低能耗,提高系统的操控性。     

遗传算法优化的整车7自由度EPS控制仿真

根据EPS的结构和动力学特性,建立EPS动力学方程,采用PID控制和基于遗传算法优化的BP神经网络控制策略,并结合7自由度的整车模型和魔术轮胎模型建立整车EPS仿真模型。文中使用了一种含有3个参数的双指数形式的道路附着系数与滑移率关系计算模型,分析了PID控制和优化神经网络控制对EPS整体系统的影响。     

盾构推进液压系统控制模式的分析比较

盾构为隧道施工的重大技术装备,推进系统性能的好坏直接影响盾构姿态、施工开挖隧道线路的精准度以及掘进速度。盾构在软弱地层的施工过程中,某些盾构容易出现姿态控制困难及"栽头"现象,文章通过对不同厂家推进系统控制模式进行研究及原因分析,从理论上与实际监测进行比较得出结论。就目前国内外盾构产品而言,推进液压系统控制模式主要有2种,比例压力流量复合控制方案和比例减压阀控制方案,通过AMESim仿真、理论分析,并结合现场的实际监测数据比较了2种控制模式下执行机构动态响应特性,从而对盾构的可操作性及姿态控制特性进行分析比较,以期对推进液压系统的设计及盾构的选型、使用有一定的参考价值。     

基于神经网络的电动汽车动态无线充电功率控制

为实现多初级绕组并联电动汽车的动态无线充电,建立双发单收无线电能传输系统模型,得到动态模式下的传输特性与磁场分布。为保证输出功率的稳定调节,增加基于副边控制的升压型变换器。设计了反向传播(BP)神经网络控制器,通过控制高频开关管占空比的变化,实现输出电流的平稳控制。仿真分析表明,所设计的BP神经网络控制器在控制速度、超调量、控制稳定性等方面均优于传统PID控制,同时具有较好的泛化能力。     

基于BP-PID的电动汽车热泵空调温度控制系统研究与设计

电动汽车热泵空调系统具有时变性、非线性和滞后性的特点,传统的比例-积分-微分（PID）控制方法无法达到理想的控制效果。针对反向传播（BP）神经网络,推导出其正向和反向传播阶段公式,给出了详细的控制算法设计,在传统PID控制器基础上设计出一种自学习BP神经网络PID控制器。对热泵空调系统模型仿真,结果表明,该控制器具有稳定性高,鲁棒性好等优点,优于传统PID控制效果。最后把BP-PID算法与脉冲宽度调制（PWM）控制相结合,进行了系统软硬件原理设计,与传统PID控制相比稳定时间从155 s减少到145 s,实现空调温度控制,为后续车型开发做准备。     

基于联合仿真的EHB系统轮缸压力模糊PID控制研究

在分析电子液压制动系统(EHB)工作原理的基础上,建立基于AMESim和Matlab/Simulink的EHB液压系统联合仿真平台,采用模糊PID控制方法实现了轮缸压力控制仿真,研究能跟随EHB系统目标控制压力的模糊PID控制策略。仿真分析结果表明,与传统PID控制方法相比,模糊PID控制方法可以快速、准确地实现轮缸压力控制。     

基于BP神经网络算法预测的重型半挂汽车列车AEB控制策略研究

我国商用车AEB性能要求和试验方法标准的发布,推动了AEB在商用车领域的发展与应用。本文针对半挂汽车列车制动距离长、质心高等特点,结合驾驶员紧急制动的经验,提出了一种基于BP神经网络预测碰撞时间TTC的AEB控制策略。首先,设计了上层控制器,基于不同驾驶员在不同紧急制动场景下碰撞时间的数据,利用BP神经网络算法得到预测模型,从而计算出触发AEB系统的预警时间阈值和紧急制动时间阈值;再以前车与本车的相对距离、相对速度和前车的减速度为输入,通过模糊控制规则得到本车期望的减速度;接着,设计了下层控制器,采用期望减速度前馈控制和减速度偏差PID反馈控制相结合的方式,得到各车轮所需的轮缸制动压力;并基于滑移率滑模控制防止车轮抱死,提高紧急制动时的安全性、舒适性和横摆稳定性。最后,在TruckSim中建立CCRb、CCRm、CCRs 3种测试场景,对控制策略进行了验证。结果表明,本文所提出的控制策略能有效避免碰撞的发生,为半挂汽车列车AEB系统的设计和研究提供了理论依据。     

灭火智能车辆PID控制方法研究

为满足灭火智能车辆在火灾现场所需的精确运动要求和技术性能,充分利用BP神经网络能够逼近任意非线性系统的优点,将BP神经网络和PID控制相结合,把训练后的网络输出作为PID控制器输入,并不断调整其P、I、D参数,进而调整控制器的输出电压以控制灭火智能车辆的速度。     

φ14.87 m盾构液压推进系统分析

针对在上海市上中路隧道工程施工的φ14.87 m超大直径泥水气平衡盾构,介绍了其液压推进系统的功能、泵组控制、分区设计、单个分区的液压控制方式.结果表明:盾构液压推进系统满足了盾构总推力及速度控制要求,提高了管片拼装效率:比例减压控制策略满足了工程需要.     

Ф14．87m盾构液压推进系统分析

针对在上海市上中路隧道工程施工的Ф14．87m超大直径泥水气平衡盾构,介绍了其液压推进系统的功能、泵组控制、分区设计、单个分区的液压控制方式。结果表明：盾构液压推进系统满足了盾构总推力及速度控制要求,提高了管片拼装效率;比例减压控制策略满足了工程需要。     

电动汽车用永磁同步电机自适应PI控制仿真分析

为提高永磁同步电机矢量控制系统的响应速度,提高系统鲁棒性,文章使用一种自适应比例积分（PI）矢量控制策略对传统矢量控制进行改进。文章根据一款混合动力电动汽车用永磁同步电机的相关参数建立了电机模型和传统矢量控制仿真模型;设计了基于BP神经网络的自适应PI控制器,对传统矢量控制模型进行了改进;最后对两种控制系统转矩突变的工况进行了仿真对比和分析。结果表明：与传统矢量控制策略相比,设计的基于BP神经网络的自适应PI矢量控制策略能够有效提高系统的响应速度,增强控制系统的鲁棒性,满足了车用电机的使用要求。     

旁通阀控制策略对增压汽油机瞬态响应性能的影响

针对带旁通阀的废气涡轮增压汽油机,采用试验和仿真相结合的方法建立基于GT‐Power的汽油机稳态模型。运用BP神经网络法建立燃烧模型,得到增压汽油机瞬态模型。采用PID控制对原机旁通阀控制策略进行优化,通过优化后的旁通阀控制策略对汽油机瞬态响应质量参数———平均有效压力、瞬态响应时间和增压器瞬态转速进行分析。结果表明：优化后的旁通阀控制策略可以在汽油机的中高速范围内显著地缩短发动机的瞬态响应时间,同时保证汽油机增压压力与增压器转速都处于安全范围之内。     

负载敏感液压系统压力冲击原因与抑制方法

为了提高流量控制阀快速、频繁启闭的负载敏感液压系统的可靠性,建立了负载敏感泵与流量控制阀之间管路内的流量方程和压力方程,分析了引起负载敏感液压系统压力冲击的原因和影响冲击压力峰值的因素,提出在负载敏感泵与流量控制阀之间设置防冲击回路,以抑制负载敏感液压系统的压力冲击。基于AMESim软件建立了负载敏感液压系统的仿真模型,对比研究了液压元件的性能参数、液压系统参数和操作参数等对负载敏感液压系统冲击压力峰值的影响,以及防冲击回路对于抑制负载敏感液压系统压力冲击的作用。研制了负载敏感液压系统试验台,对理论研究和仿真结果的正确性进行了验证。研究结果表明：负载敏感泵出口流量变化滞后于流量控制阀流量的变化,导致泵阀之间管路内的净流量增加,此为流量控制阀突然关闭时负载敏感泵与流量控制阀之间管路内形成压力冲击的诱因;负载敏感泵初始工作排量越大、流量控制阀关闭速度越快,负载敏感液压系统冲击压力的峰值越高;在负载敏感泵出口处设置防冲击回路,通过负载敏感系统的反馈压力与负载敏感泵出口压力之间的差值以控制防冲击回路中卸荷阀的启闭,减小泵阀之间管路内净流量的增加量,能够显著抑制负载敏感液压系统压力冲击的峰值;负载敏感泵初始工作排量较大的情况下,防冲击回路可以降低冲击压力峰值68%以上。     

某型重载起重平台电液控制仿真的优化设计

某型机电设备的起重平台具有重载、单缸、长行程等特点,对电液控制系统的稳定性和抗干扰能力提出了很高的要求。本文分析了影响起重平台动力学和运动学特性的机械设计因素及外部环境因素,以AMESIM软件为平台对电液控制系统构建仿真模型,设计了柱塞缸的速度曲线,采用基于速度跟踪的模糊PID控制方法实现了起重平台工作过程的自动控制,并对开环控制时的柱塞缸运动特性和负载扰动影响进行了仿真分析。结果表明:所设计的单缸起重平台满足系统功能需求,基于速度跟踪的模糊PID控制策略,能够有效改善起重平台的运动特性,且系统冲击较小,稳定性较高。     

超高压共轨系统轨压控制策略研究

为稳定控制超高压共轨系统中的共轨腔压力并缩短轨压控制算法的开发周期,利用AMESim/Simulink联合仿真技术建立了超高压共轨系统轨压控制仿真模型,采取前馈+PID控制算法设计了轨压控制策略,并针对轨压控制中的瞬态和稳态工况进行了仿真计算,最后在试验台架上开展了轨压跟随性测试。结果表明:所制定的前馈+PID控制算法能使轨压稳定在目标轨压附近,上下波动小于3 MPa,且轨压突变时瞬态响应时间小于0.5s,控制结果能够满足超高压共轨系统对精度和速度的需求。