基于混合式磁浮平台的解耦及控制分析

为了研究磁悬浮平台系统中存在的多自由度耦合问题,提出一种利用永磁体之间的被动受力来减少竖直方向上主动控制的设计思路,给出一种混合斥力式磁浮平台的结构设计,该磁悬浮结构的定子由永磁体和电磁线圈共同组成,由永磁体提供主要的悬浮力,电磁线圈提供水平方向的驱动力,以此减少负责主动悬浮的线圈数量,减小线圈功耗及产热. 基于磁荷模型推导出磁标量势满足的拉普拉斯方程,利用分离变量法求出磁标量势的解析表达式,并对浮子在整个磁场中的受力进行精确的计算;充分研究探讨了定子与动子永磁体之间被动悬浮力的稳定区域,简化忽略了竖直方向上力的解耦,建立被控对象的数学模型,并研制了以微控制单元为中心的数字集成控制器,通过试验研究了平台的悬浮性能. 研究结果表明:本文所提出的混合斥力式磁浮平台在悬浮高度23 mm水平范围 ± 4 mm内,能够实现稳定的水平运动,并且浮子在垂直方向的位移变化不超过0.2 mm.      

永磁悬浮平台的分散串级控制方法

针对各悬浮单元磁力特性差异导致的倾斜问题,设计一种用于无接触传送的永磁悬浮平台,提出了具有气隙偏差积分反馈的分散式串级控制方法. 首先,分析了悬浮平台的动力学模型与平衡条件,获得各悬浮单元气隙与平台三自由度之间的变换关系;其次,根据悬浮单元系统特点设计了双闭环串级控制系统,外环是以气隙为被控对象的主调节回路,内环是以转角为被控对象的随动回路,并引入气隙偏差进行积分反馈;最后,通过悬浮实验进行验证. 结果表明:引入积分反馈后,起浮后各磁悬浮单元气隙一致,向不同位置施加0.1 kg重物,各悬浮单元气隙同步增大0.12 mm;悬浮平台能够通过调节内环转角弥补磁力特性差异并实现偏载下水平悬浮,但系统的调节时间比无积分反馈的分散串级控制系统增加约1.4倍.      

可变磁路式永磁悬浮平台的起浮控制方法

磁悬浮技术应用于超洁净传送,可有效减少粉尘污染. 可变磁路式永磁悬浮平台具有低功耗、抗吸附的特性,可避免电磁悬浮传送平台温升大和混合磁悬浮平台安全性差的弊端. 为解决永磁悬浮平台起浮过程易发散的问题,提出并验证分散控制、集中控制和积分分离法3种起浮控制方法. 首先,分析可变磁路式永磁悬浮平台的磁力控制原理,建立系统动力学模型,并采用分散控制实现悬浮平台起浮;然后,针对起浮后平台倾斜的问题,提出了三自由度集中控制方法,其中平台的垂向控制为PD （proportional differential）,侧倾与俯仰方向为PID（proportional integral differential ）;最后,应用积分分离法进行分段控制,以实现垂向的精确定位. 研究结果表明:集中控制方法实现了平台倾斜角的自纠偏,可有效解决分散控制下各磁极磁力特性差异引起的平台倾斜问题,调节时间为0.5 s;垂向采用积分分离方法后,平台垂向的稳态误差由0.23 mm可减小为0,调节时间为3.0 s.      

柴油机气缸盖装配平台结构设计与研究

根据某型柴油机气缸盖的装配工艺,设计了用于柴油机气缸盖自动化装配线的装配平台。利用三维建模软件建立装配平台的实体模型,并规划了气缸盖在装配平台上的装配过程;为校核关键零部件的强度和刚度,对其进行有限元分析,并根据有限元分析结果,优化设备中不满足材料强度和刚度要求的零部件结构;构建了装配平台的运动学模型并进行运动学仿真分析,对翻转机构的转动和直线运动过程进行多组数据对比仿真,根据仿真结果,得到翻转机构直线运动过程中导轨摩擦系数与驱动力和功率之间的关系,以及翻转机构转动过程中转动角速度和角加速度与驱动扭矩之间的关系。     

单自由度磁悬浮系统无模型自适应控制的研究

针对单自由度磁悬浮系统的非线性及难以建立精确数学模型的问题,将全格式无模型自适应控制（FFDL-MFAC）方法应用于单自由度磁悬浮系统,首先,采用无模型自适应控制算法、伪梯度估计算法、伪梯度重置算法和单自由度磁悬浮系统的动态化数据模型,设计单自由度磁悬浮系统的控制器;然后,仿真分析MFAC控制参数对单自由度磁悬浮系统控制效果的影响及对阶跃响应信号、干扰信号和噪声信号的响应特性;最后,在磁悬浮球实验装置上进行实验验证. 研究结果表明:全格式无模型自适应控制方法只需采集单自由度磁悬浮系统在工作状态下的I/O数据,无需建立单自由度磁悬浮系统精确数学模型,通过设定全格式无模型自适应控制器参数即可使控制器具备良好的自适应性和鲁棒性,实现高精度稳定悬浮控制;与PID相比,FFDL-MFAC将系统的超调量降低了0.005,稳定悬浮位移的误差均方根减小了0.2607.      

基于模糊补偿的RBF神经网络机械手控制

针对机械手系统的高精度轨迹跟踪控制,提出了一种基于模糊补偿的RBF（radial basis function）神经网络机械手控制方法.该方法首先利用PD（proportional-integral）控制器获得机械手的控制策略,将其输出作为RBF神经网络的输入,并学习得到系统模型;然后运用模糊逻辑补偿器对系统扰动和建模误差进行补偿;最后,在MATLAB/Simulink平台上针对两关节机械臂,进行了有模糊补偿和无模糊补偿系统跟踪的均方根误差测量仿真实验.研究结果表明,两关节机械臂的控制精度分别提高了60.8%和71.4%,本文提出的方法能够解决机械手实际模型很难精确建立的问题,并能对系统未建模部分和扰动部分进行自适应补偿.      

基于硬件在环仿真的城市路网交通控制平台

城市区域交通信号控制及优化是缓解城市交通拥堵的重要手段,效果评估是开展交通信号优化工作的重要环节。传统的交通仿真软件一般通过内置的信号控制模块进行评价,存在与实际信号控制系统脱节且评价精度不高的问题。为连通仿真软件与信号控制系统并提升评价有效性,提出了一种基于硬件在环仿真的城市路网交通控制平台,设计了平台的逻辑框架、功能架构以及平台中心系统、控制器接口等软硬件模块,融合了干线协调控制以及区域协同控制算法,并利用通讯测试验证了平台的硬件在环仿真控制功能。实例分析表明:硬件在环仿真平台搭建了交通仿真软件和交通信号控制系统的桥梁,能够有效评价路网交通控制效果。基于该平台可开展区域交通信号控制效果评价、算法改进以及信号优化等内容。     

面向装载机企业数字一体化设计技术的研究

基于面向装载机企业的产品数字一体化设计技术与产品生产过程的内在联系,利用该技术在计算机上完成装载机零件的设计、机械加工、产品的装配和产品数据管理的结合,实现装载机设计、制造和产品管理全过程的一体化．可提高产品的设计效率。     

面向行人交通的微观仿真平台的开发与研究

以VC＋＋.NET和OpenGL为开发工具,利用Agent编程思想开发了一个以行人为主体的微观交通仿真分析平台PTSim,主要用于交通工程领域中行人交通方面的应用与研究。文中就开发过程中的一些关键问题进行了阐述,给出了具体的解决方案,包括程序控制流程和基本库设计、行人Agent设计、发车及消失模块设计、计算机模型转换设计、随机数发生器设计等。     

面向I TS共用信息平台的数据融合研究

信息融合系统通过关联系统的信息整合,为ITS共用信息平台的各种功能提供信息支撑.基于对ITS共用信息平台中数据的特点,数据预处理的分析,结合数据融合的级别,提出一种新的面向ITS共用信息平台的数据融合方法和技术,来满足智能交通各子系统的不同的数据需求.这种方法在技术上是可行的,具有一定的实用性和广泛的应用价值.     

居住铺管船直升机平台结构强度的有限元分析

文章利用有限元计算软件FEMAP针对五种载荷工况,对直升机平台结构进行了结构和强度分析,以此校核直升机平台能否在使用中抵御住各种可能面对的载荷,具有一定的参考价值。     

面向拥堵筛查决策应用的物联网云平台模型

利用地磁传感技术、车辆检测识别技术、通讯控制技术、物联网云平台技术、预测技术等,通过建立仿真模型进行分析,获得适用于收费站车流、车速检测拥堵状况的流量快速筛查与自动决策方案,并通过后续的设计优化,研发出一套可以满足对收费站车辆运行状况的精准、快速、高效监测、筛选和响应系统,实现收费站车流状态实时监测、数据上传、存储与报警、车流预测等功能,真正实现快速、高效的排堵保畅。     

基于逆系统方法的非线性二自由度内模控制

针对一类非线性连续系统,提出一种基于逆系统方法的二自由度内模控制设计方法.首先根据原系统设计阶积分逆系统,然后针对复合后的伪线性系统设计基于逆系统方法的2-DOF内模控制器.由于采用了二自由度控制器,使系统设定值响应同干扰响应分离,得以分别设计控制器.理论分析和仿真结果证明了文中提出的方法控制性能好,精度高,且控制器设计简单,使系统同时具有良好的跟踪性和鲁棒性.     

电火花加工用磁力驱动器的微定位控制

针对传统电火花加工中极间间隙的及时控制问题,提出一种具有高精度、响应快、宽频带、长行程的单自由度磁力驱动器,采用磁力驱动器作为电火花加工的局部执行机构,并设计了一种模糊PID控制方法在线实时修正PID控制参数,优化磁力驱动器控制系统. 首先, 分析了磁力驱动器装置的动力学模型,获得通入线圈电流与磁力驱动器动子位移之间的变换关系;其次, 根据磁力驱动器装置特点设计了常规PID控制器,并引入模糊控制对微定位控制性能进行优化;最后, 通过对磁力驱动器的微定位仿真和实验验证了控制器的控制效果. 仿真和实验结果表明:该磁力驱动器具有微米级的定位分辨率、大于50 Hz的宽频带和2 mm的定位行程,完全满足电火花加工微调要求.      

面向碰撞再现验证的车辆冲撞行人实验平台搭建

当前我国车辆冲撞行人案件呈现危害性大、碰撞机理复杂、现场痕迹混乱等现实问题,由于事故过程不具有现场复原性,因此,加强面向车辆冲撞行人案件分析和碰撞再现验证平台研发具有十分重要的意义.为有效开展车辆冲撞行人动力学建模研究,搭建一个与已有行人发射台相匹配的车辆碰撞实验台架,从而对典型车辆和行人模型之间冲撞特性进行研究,并开...     

基于模糊控制策略的PHEV仿真研究

针对并联式混合动力汽车,在电辅控制策略的基础上设计一种基于模糊逻辑推理的动力分配控制策略。将其模型嵌入仿真软件ADVISOR中,在CYC_EUDC循环道路工况下进行仿真计算。仿真结果表明:与电辅控制策略相比,采用模糊逻辑控制策略的混合动力电动汽车具有较好的经济性、排放性、鲁棒性,能够使发动机尽量集中工作在优化工作曲线附近,并保证电池SOC在较小的范围内变化。     

基于模糊神经网络的城市高速公路入口匝道控制算法

建立了高速公路入口匝道控制的数学模型, 把模糊控制和神经网络算法结合起来实现入口匝道的智能控制。仿真结果表明, 该算法在各种交通模式下都是有效的, 能够在维持一个理想主线交通流密度的同时, 保持入口排队长度尽可能短; 在抑制交通流密度波动和入口排队长度方面比定时控制和ALINEA算法更有效。     

基于模糊控制策略的PHEV仿真研究

针对并联式混合动力汽车,在电辅控制策略的基础上设计一种基于模糊逻辑推理的动力分配控制策略。将其模型嵌入仿真软件ADVISOR中,在CYC_EUDC循环道路工况下进行仿真计算。仿真结果表明:与电辅控制策略相比,采用模糊逻辑控制策略的混合动力电动汽车具有较好的经济性、排放性、鲁棒性,能够使发动机尽量集中工作在优化工作曲线附近,并保证电池SOC在较小的范围内变化。     

CAD/CAE集成的高速列车子系统仿真分析一体化平台

为了使现有的通用商业多体动力学与有限元软件能满足高速列车子系统仿真建模的需求,利用开源组件和动态封装技术实现了可扩展弹性仿真平台架构框架,并基于该框架以高速列车弓网系统为例开发了高速列车子系统仿真平台(TPL. PC). 该仿真平台的构建表明,所提出的框架能够提供几何建模、网格生成与编辑、数值代码求解和三维实时可视化高速列车仿真平台所需的常用功能,解决了子系统几何模型和仿真模型在这些环节中的互用性问题,使得各异构子系统之间在仿真计算迭代步的中间结果数据和最终仿真结果文件交换通畅.