基于滑模控制的滑移率-减速度混合控制方法

滑移率-减速度混合控制是一种用于线控制动系统中联合控制车轮滑移率与车轮减速度的控制方法,用于降低滑移率控制系统中测量噪声对控制效果的影响。文章对滑移率-减速度混合控制算法做出改进,考虑车速变化的变速趋近律设计一种滑模控制器。针对滑模控制器所需车轮纵向摩擦力不能直接测量的问题,文章以车轮滑移率作为状态变量设计一种基于龙伯格观测器的车轮纵向摩擦力观测器。通过Matlab与Carsim的联合仿真与改进前控制算法进行对比,仿真结果表明,改进后算法的控制效果有明显提高。     

混合动力汽车传动系主动阻尼控制策略开发与试验研究

为了提升新能源车辆的驾乘品质,文章研究了基于状态观测器和线性二次型调节器的主动阻尼控制策略。首先对某混合动力车辆的传动系进行动态建模,并在建立模型的基础上设计了基于卡尔曼滤波的状态观测器。为了实现最优的控制效果,采用了线性二次型调节器对车辆进行主动阻尼控制。最后,通过实车试验的方法对控制策略进行验证。试验结果表明,在车辆原地tip in的过程中,车辆的冲击度与加速踏板开度强相关,加速踏板开度越大,整车的冲击度越大。采用主动阻尼控制策略能有效地抑制车辆的抖动,降低整车冲击度,提升车辆的平顺性,其效果在中等加速踏板开度时更为显著。     

水下直升机无模型参数自适应滑模控制

本文主要研究水下直升机（autonomous underwater helicopters, AUH）的首向无模型控制问题。AUH圆碟形的外形使其具有灵活的首向机动性,但也使AUH的首向易受外部扰动和模型失配的影响而出现振荡和超调。针对AUH的首向稳定控制问题,提出一种无模型参数自适应滑模控制方法。首先,利用系统输入/输出测量数据建立动态线性化数据模型,基于离散无抖振滑模控制算法设计无模型自适应滑模控制器。其次,分析了AUH的主要动力学参数发生大范围变化时,使用无模型自适应滑模控制器获得的控制输出存在超调和振荡的原因,提出一种控制器参数自适应调节律,解决了控制输出的超调和振荡问题。在被控对象参数大范围变化的情况下,所提出方法获得了具有一致性的首向控制效果。该方法仅需要首向控制输入/输出测量数据,实现了AUH的首向无模型控制。通过仿真和湖上试验,验证了方法的可行性和有效性。     

基于Super-twisting的欠驱动船舶滑模自抗扰控制

针对欠驱动船舶在复杂海况下的航迹跟踪控制问题,提出一种基于Super-twisting的滑模自抗扰控制方法。利用视线导航法（LOS）将船舶的航迹跟踪转化为航向跟踪问题,并设计跟踪微分器来获取期望航向的1阶导数与2阶导数;根据非线性Nomoto模型设计扩张状态观测器对Nomoto模型的辨识误差、非线性项以及3级海况下风浪造成的干扰进行观测并补偿,提高控制器的鲁棒性。设计基于Super-twisting的2阶滑模控制方法,使滑模变量能在存在干扰观测误差的情况下有限时间收敛,并有效地减少了控制输出抖振现象,最终实现高精度的航迹跟踪控制。最后,以海巡船作为被控对象进行仿真验证,仿真结果表明,该控制算法能够有效提高船舶在3级海况下的航迹控制精度,增强对干扰的鲁棒性。     

时变干扰下AUV三维轨迹跟踪反步滑模控制

针对自主水下机器人(AUV)在环境干扰下的三维轨迹跟踪问题,设计一种基于非线性干扰观测器(NDO)的反步滑模控制器。根据“云帆”AUV自身特点构建六自由度数学模型,设计NDO对环境干扰进行估计补偿。最后在反步法的基础上引入滑模控制,并加入NDO设计反步滑模控制器,并通过李雅普诺夫函数证明系统的稳定性。仿真结果表明,基于NDO的反步滑模控制器能够满足AUV在环境干扰下三维轨迹跟踪要求,且具有较好的鲁棒性。     

浅谈滑模工艺在高桥墩施工中的应用

本通过上三线高速公路桥梁高桥墩施工实践，介绍了高桥墩的滑模施工工艺和经验，并对如何保证和提高施工质量、提高效率、降低成本等方面作了探讨。     

基于改进滑模极值搜索算法的货运列车黏着控制研究

针对传统的滑模极值搜索控制算法（SMESC）在货运列车最佳黏着工作点追踪过程中存在稳态振荡、收敛速度慢的问题，提出了参数时变的改进滑模极值搜索控制算法。为削弱稳态振荡和加快SMESC收敛速度，分析了SMESC中增益参数与稳态振幅间的数学关系，以及辅助函数斜率与收敛性的联系，并对其进行优化：设计了时变辅助函数斜率以改善SMESC的收敛速度，设计了以观测误差为基准的动态增益参数以削减稳态振荡，并进行了收敛性分析。针对行车阻力无法直接测量的问题，引入了基于粒子群算法（PSO）的阻力参数估计，最后设计了基于SMESC的黏着控制律，通过与传统滑模极值搜索进行对比，证实了所提方法的有效性和实用性。     

基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制

针对高速列车运行过程中因不确定运行阻力和模型误差等因素产生的系统误差，提出了新的基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制策略，实现了其对给定目标速度曲线的渐近跟踪。首先通过动力学分析，基于特征建模方法和参数辨识，建立了存在系统误差的高速列车特征模型；其次，利用扩张状态观测器对系统误差的估计能力，设计了基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制器，并结合广义最小方差方法对控制器参数进行了优化，使其在存在系统误差时仍能实现对给定速度曲线的渐近跟踪。该控制策略能够有效处理系统误差带来的不确定性，提高控制精度，从而保障高速列车的安全可靠运行。为了验证本文所提方法的有效性，以CRH380A型高速列车为被控对象进行仿真实验。仿真结果表明设计的补偿控制方法在列车存在未知系统误差的情况下仍能保证理想的控制性能。     

基于模糊规则的鲁棒预测舵减摇控制北大核心CSCD

[目的]针对模型预测控制(MPC)中因权重值固定所导致的欠驱动船舶在舵减摇时对转向的响应较慢的问题,提出一种基于有限时间扩张状态观测器(FTESO)、模糊控制规则和鲁棒预测控制的舵减摇控制器设计方法。[方法]首先,建立固定航速欠驱动船舶线性模型用于控制器设计,FTESO用于观测船舶运动状态和外部扰动;然后,通过对船舶在航向保持和变航向的情况进行分析,设计这2种情况下的目标函数权重,并建立状态观测值与目标函数权重之间的模糊规则,随后采用鲁棒预测控制解决带约束的多目标协同控制问题;最后,以一艘多用途舰艇为例进行数值仿真分析。[结果]结果显示,在航向改变情况下,对比扰动补偿模型预测控制和扰动观测器强化模型预测控制,发现减摇效果分别提升了5.74%和0.8983%,对于30°的转向的响应时间分别减少了1.8和7.3 s,证明了所设计控制方法的闭环稳定性。[结论]研究表明,所提方法在欠驱动船舶减摇方面是有效的。     

基于非线性-线性ESO切换策略的船舶柴油机转速控制

为更好地适应船舶柴油机转速和负载分布范围广泛的特点，针对船舶柴油机转速控制，在分析扩张状态观测器（ESO）特性的基础上，结合非线性ESO(NLESO)和线性ESO(LESO)的优点，通过切换策略构建基于NLESO和LESO的自抗扰控制器（ADRC）。该控制器考虑了实际柴油机转速控制中基于曲轴转角计算和控制的特点，其计算和控制由曲轴转角信号定角度触发，并对曲轴转角触发的ESO进行了稳定性分析。最终的发动机试验表明：相对于PID控制器、线性自抗扰控制器和非线性自抗扰控制器，基于切换ESO的自抗扰控制器对柴油机转速和负载变化具有更好的适应性和鲁棒性。