基于路面识别的主动馈能悬架多目标控制与优化

针对主动悬架减振性能和馈能特性在不同等级路面适应性较差的问题,建立了非线性电磁主动悬架模型; 考虑车辆在行驶过程中悬架簧上质量存在不确定性,提出了一种主动悬架自适应滑模控制器; 基于不同路面下悬架动力学响应数据,采用自适应模糊神经网络算法识别路面等级,确定控制器目标系数,实现了主动悬架安全性和舒适性之间的协调; 研究了电磁主动悬架馈能特性及其切换控制策略,在此基础上,考虑电磁主动悬架安全性、舒适性和节能性的矛盾关系,采用多目标粒子群优化(MOPSO),以悬架动力学性能和馈能特性为设计目标综合优化控制器和悬架结构参数,并通过模糊集理论对多目标优化后的Pareto解集进行最优解选取。研究结果表明：模糊神经网络对不同等级路面下非线性电磁主动悬架的最大识别误差能够控制在10%以内,满足识别准确性要求; 在C级路面条件下,优化后的主动悬架与传统被动悬架相比,簧上质量振动加速度减小了35.3%,轮胎动行程增大了7.7%,但可以控制在10%的安全范围内; 与原主动悬架相比,优化后悬架簧上质量振动加速度减小了10.5%,馈能效率增大了1.7%,优化后自适应滑模控制器能够更好地协调悬架馈能特性和减振特性; 建立的非线性电磁主动悬架模型可实现不同路面等级下悬架系统安全性、舒适性和节能性的综合最优。     

基于轴距预瞄的汽车半主动悬架控制及试验

为了研究轴距预瞄控制技术对半主动悬架系统性能的影响, 构建了基于轴距预瞄的1/2车辆半主动悬架综合模型, 结合神经网络和PID控制理论, 提出了单神经元自适应PID控制算法, 设计了轴距预瞄半主动悬架单神经元PID控制系统, 进行了仿真计算。为研究单神经元自适应PID控制策略的有效性及其控制系统的可靠性, 同时进行了基于轴距预瞄的实车道路试验。研究结果表明: 与被动悬架系统相比, 在车速为50km.h^-1时, 车身质心垂直加速度的峰值和标准差分别减少了20.91%和19.11%;车速为60km.h^-1时, 分别减少了24.42%和26.85%, 并且俯仰角加速度也有一定程度降低, 较好改善了车辆的行驶平顺性。     

车辆半主动悬架全息最优滑模控制器设计方法

为使半主动悬架在名义工况下获得尽可能优的使用性能, 保证在变参数/行驶工况下具有良好的鲁棒性, 提出一种车辆半主动悬架全息最优滑模控制器设计方法。基于车辆模型分析了现有最优滑模控制器不能使半主动悬架在名义工况下获得较优性能与在变参数/行驶工况下鲁棒性较差的原因。通过对半主动悬架控制系统状态方程进行扩展, 构建了不丢失任何系统结构与期望性能信息的滑模流形函数, 据此设计了半主动悬架全息最优滑模控制器。通过变参数多工况数值仿真对比了采用现有最优滑模控制器的半主动悬架、采用全息滑模控制器的半主动悬架与被动悬架的性能。分析结果表明: 在名义工况下, 采用全息最优滑模控制器的半主动悬架的综合性能较采用现有最优滑模控制器的半主动悬架与被动悬架的综合性能分别提高了88.30%、38.33%;在变参数工况下, 采用全息最优滑模控制器的半主动悬架、采用现有最优滑模控制器的半主动悬架和被动悬架的综合性能指标的最大波动分别是26.22%、74.42%、46.39%;在变行驶工况下, 采用全息最优滑模控制器的半主动悬架、采用现有最优滑模控制器的半主动悬架和被动悬架的综合性能指标的最大波动分别是78.55%、106.22%、115.06%。可见, 相比于被动悬架与采用现有最优滑模控制器的半主动悬架, 采用全息最优滑模控制器的半主动悬架可获得更好的名义工况使用性能与变工况鲁棒性。     

基于全尺寸模型的半主动悬架车辆平顺性研究

为改善汽车的平顺性,提出一种半主动悬架的自适应模糊PID算法;选用二自由度1/4车半主动全尺寸悬架为研究对象,用Adams软件建立半主动悬架全尺寸模型,对模型自适应模糊PID控制器进行设计,利用联合仿真分析技术,对建立的机械模型和控制算法进行分析并与被动悬架及模糊控制方式进行了对比。研究表明:采用自适应糊PID控制策略的主动悬架相对采用模糊控制的主动悬架以及被动悬架,车身加速度峰值分别降低了5.0%和2.9%,悬架动行程分别降低了3.2%和1.68%,轮胎动位移分别降低了0.29%和0.25%。采用自适应模糊PID算法的半主动悬架,在改善汽车的行驶平顺性方面有良好的效果,为研究车辆平顺性研究提供一种有效方法。     

汽车半主动空气悬架的神经网络控制方法

为了提高汽车半主动悬架的控制效果, 以空气弹簧压力为控制对象, 应用自适应神经网络控制方法, 进行了不同路面激励下的半主动空气悬架的车身垂直加速度、悬架动挠度和车轮动载荷的计算机仿真和实验研究, 并与被动悬架系统的相应参数进行了对比。发现在白噪声路面和较低频率的正弦路面激励下, 半主动空气悬架采用自适应神经网络控制能够明显降低车身垂直加速度、车轮动载荷和悬架动挠度, 降低范围为16%~85%, 提高了车辆的操纵稳定性, 改善了车辆的行驶安全性与乘坐舒适性。     

电动汽车馈能式主动悬架在循环工况下的仿真研究

采用前向仿真和后向仿真相结合的思想,建立了基于循环工况的1/4馈能式主动悬架仿真系统。通过模糊PID控制器来控制电机的四象限运行,并考虑了电机、电池所造成的功率损,完成悬架主动力的输出以及能量的回收。选取了美国城市循环工况UDDS进行馈能式主动悬架的平顺性与经济性的仿真分析。仿真结果表明:相比于传统被动悬架,基于模糊PID控制的馈能式主动悬架能较好地改善汽车行驶平顺性,其在UDDS工况下的车身垂直加速度均方根值改善了32.43%;相比于传统电磁式耗能主动悬架,馈能式主动悬架在该工况下的节能效果达到了24.88%。     

基于模糊综合评价法的馈能悬架结构方案评价

馈能型悬架是可以回收悬架之间振动能量的新型悬架,研究国内外几种馈能型悬架方案的结构和工作原理,运用模糊综合评价法对馈能型悬架的结构方案进行评价.结果表明液电馈能型悬架方案具有明显的优势,是最可行的馈能型悬架结构方案.     

基于CANopen的能馈式供电系统网络控制研究

对能馈式供电变流器多模块并联拓扑进行分析,提出一种基于CANopen的多模块并联方案．通过对系统原理和CANopen协议分析,发现CANopen网络能很好满足系统安全运行及控制性能要求：根据变流器控制原理选取了系统网络控制量,并设计了基于CANopen的系统运行机制;通过建立系统的网络控制模型,分析了网络时延对系统控制性能影响,然后确定了系统采样周期的理想选取范围;最后,通过仿真和试验证明基于CANopen的多模块并联能馈式供电系统网络控制方案的可行性、稳定性和可靠性．     

基于直线电机的“章鱼”型波浪能发电装置

在比较现有波浪能发电技术优缺点的基础上提出一种基于直线电机的"章鱼"型波浪能发电装置。以我国东海海区浙江省海域为例,当触脚功率为10 kW,平均水深为10 m,100 m长的海面沿线上,定量计算得到5个装置的理论波能利用率约63%。同时,该装置具有结构简单、有功功率高以及安装维护方便等优点,在波浪能领域具有广阔的应用和发展前景。     

悬架馈能作动器力学特性测试及非线性主动控制器设计

为提高车辆的乘坐舒适性并兼具回收振动能量的功能,对试制PMSM-滚珠丝杠式馈能作动器进行了力学特性测试,对库仑阻尼和作动器等效惯性质量进行识别,根据识别结果设计了馈能型主动悬架非线性控制器;结合电磁动力学建模、电气参数校核,采用分级变压充电试验方法对作动器样机进行三角波及正弦波位移输入下的力学特性测试,利用参数拟合使建模仿真力学特性曲线逼近实测曲线,完成库仑阻尼识别和等效惯性质量验证;对含有库仑阻尼及作动器等效惯性质量的主动悬架力学模型中的非线性项进行前馈反馈线性化处理,并对簧载质量/非簧载质量加速度项正则化处理,在此基础上根据作动器最大输出力设计了双约束H₂/H_∞控制器;利用数值仿真对被动悬架、理想主动悬架、常规H₂/H_∞控制主动悬架和双约束H₂/H_∞控制主动悬架进行悬架综合性能对比验证及馈能性能分析。分析结果表明：双约束H₂/H_∞控制主动悬架的簧载质量加速度均方根和综合性能指标较被动悬架分别降低47.05%和51.67%,仅比理想主动悬架分别差1.86%和1.34%,且比常规H₂/H_∞控制主动悬架分别优19.28%和11.21%;库仑阻尼和电机定子电阻分别消耗掉了作动器总吸收功率的18.99%和20.19%,相比之下,流向蓄电池的回收平均功率高达60.82%。     

半主动悬架系统对汽车侧翻稳定性的改善

为提高汽车高速弯道行驶、紧急变线行驶时的安全性, 针对被动悬架系统侧翻稳定性比较差的问题, 建立了半主动悬架系统模型和控制系统模型。通过控制器调整减振器阻尼力的大小, 改变车身侧倾振动状态。模拟分析得到半主动悬架系统使得汽车在高速变线行驶时的侧倾角有效值下降了60 9%, 侧倾角加速度有效值下降了64 6%, 侧翻因子有效值下降了35.2%。结果表明利用半主动悬架系统可以有效降低汽车非直线行驶时的侧倾角与侧倾角加速度, 提高了汽车的侧翻稳定性。     

基于舒适性及道路友好性的拖挂车辆悬架参数优化方法

为了分析悬架系统对车辆舒适性和道路友好性的影响和选择合理的车辆悬架参数, 建立了七自由度的四轴拖挂车辆动力学模型。以拖车车身垂向加速度和各轴轮胎对路面的动作用力为目标函数, 通过统一目标函数法, 对拖挂车辆的各悬架参数进行多目标优化设计。优化后, 拖车车身垂向加速度下降了21.43%, 对路面具有最大作用力的拖车后轮的动载力减小了17.72%。优化结果表明: 合理选择拖挂车辆悬架参数不但可保证车辆行驶的舒适性, 而且还能明显减小重载车辆对路面的动作用力, 减轻对路面的损伤。     

A novel method to calculate the thrust of linear induction motor based on instantaneous current value

Because of the end effect,a linear induction motor (LIM) runs in an asymmetrical state even though the winding of each phase is symmetric.Based on the basic principle of the LIM,a new approach was prop...     

Control method of three-level neutral-point-clamped inverter based on voltage vector diagram partition

A new modulation approach was presented for the control of neutral-point (NP) voltage variation in the three-level NP-clamped voltage source inverter, and the average NP current model was established based on vector diagram partition. Thus, theory base was built for balancing control of NP potential. Theoretical analysis and experimental results indicate that the proposed method for NP balancing control vector synthesizing concept based can make the average NP current zero, and do not influence NP potential within every sample period. The effectiveness of proposed research approach was verified by simulative and experimental results.     

基于相位补偿的电动助力转向系统控制方法

采用动力学与控制理论, 研究了具有3个集中质量的电动助力转向系统的物理和数学模型, 建立了总体结构图, 在对外环特性进行分析的基础上, 对总体结构图进行等效变换, 根据系统要求对控制系统进行了设计, 研究了控制对象的传递函数、控制系统的结构图、开环系统的Bode图、Nyquist图以及系统的稳定性, 并进行了台架试验。研究发现控制系统的结构图可以表示为内、外两环结构, 内环包含了反电动势的反馈通道, 采用快速比例积分(PI)控制的内环, 可以忽略反电动势, 没有进行相位补偿的系统幅值裕度和相位裕度约为负值, 稳定性较差, 而进行相位补偿后系统的稳定性较好。结果表明在系统低频共振频率范围内采用超前校正, 提供相位补偿是解决电动助力转向系统振动和稳定性的有效方法。     

基于三维时域Green函数法的船舶在规则波浪中的运动数学模型

在小时间区域采用级数展开法, 在大时间区域采用渐进展开法, 在大、小时间过渡区域采用精细积分法, 对三维时域Green函数进行数值计算; 采用线性叠加原理求解船舶辐射与绕射问题, 构造出船舶在规则波浪中的运动数学模型, 并采用数值方法计算WigleyⅠ型船舶和S60型船舶以Froude数为0.2迎波浪航行时的水动力系数、波浪激励力与运动时间历程。计算结果表明: 由于不规则频率的影响, 当量纲一频率为1.7时, WigleyⅠ型船舶的垂荡附加质量计算结果比试验结果小44%, 当量纲一频率为2.5时, S60型船舶的纵摇阻尼系数计算结果比试验结果小43%;随着入射波频率的增加, WigleyⅠ型船舶和S60型船舶的水动力系数和波浪激励力的大部分计算结果与试验结果的相对误差小于30%, 且二者的变化趋势一致; 对于WigleyⅠ型船舶, 当波长与船长比为1.25时, 采用三维时域方法计算的垂荡幅值响应因子和纵摇幅值响应因子分别比试验值小11.3%和4.8%, 采用三维频域方法计算的垂荡幅值响应因子比试验值大48.4%, 纵摇幅值响应因子比试验值小48.4%, 当波长与船长比为1.50时, 采用三维时域方法计算的垂荡幅值响应因子和纵摇幅值响应因子分别比试验值小3.0%和11.3%, 采用三维频域方法计算的垂荡幅值响应因子比试验值大9.8%, 纵摇幅值响应因子比试验值小23.6%。可见, 采用三维时域方法能准确地仿真船舶在波浪中的运动时间历程。