吕辰[1]2015年在《电驱动车辆回馈制动力与摩擦制动力动态耦合控制》文中进行了进一步梳理随着环境污染与能源危机的日益严峻,包括混合动力汽车、纯电动汽车以及燃料电池汽车在内的节能与新能源汽车成为了全球研发的热点。就城市工况下行驶的汽车而言,用于直接驱动车辆运行的能量大约有1/3到1/2被消耗在制动过程中。制动能量回收系统能在车辆减速或制动过程中,将其部分动能转化为电能储存于电池中,从而提高电驱动车辆的能量经济性。然而受到电池、电机等部件特性的影响,电机回馈制动力与传统摩擦制动力的产生、传递、作用机理不同,因此电机回馈制动的引入对现有汽车理论与控制方法提出了许多新问题。本文以电驱动乘用车为对象开展研究,重点研究了制动能量回收系统方案、回馈能量管理策略、回馈制动过程摩擦制动力精密控制方法以及回馈制动力与摩擦制动力的动态耦合控制算法。提出了具有轮缸压力调节和踏板感觉模拟双重功能的协调式制动能量回收系统新方案,通过液压调节机构与踏板模拟器的协同工作,规避了国外主流方案中高压蓄能器等主动建压部件的使用,大大降低了协调式制动能量回收系统的实施难度。建立了包含电机回馈制动模型、液压制动系统模型、车辆动力学模型和轮胎模型在内的电动汽车制动能量回收系统模型。提出了兼顾能量回收效率、踏板感觉以及整车冲击的制动能量回收综合优化能量管理策略,解决了能量回收效率与制动舒适性冲突的技术难题。建立了电磁阀“机-电-液”耦合动力学模型,证明了电磁阀阀芯临界开启平衡状态下,线圈电流与阀口两侧压差之间存在的线性对应关系。在此基础上,提出了新型液压力动态限压差控制方法,拓展了现有液压执行机构的控制方式,可大幅提高回馈制动过程中液压力的控制精度。建立了电驱动传动系统动力学模型,分析了轴系弹性以及齿隙非线性环节对回馈制动转矩的动态影响规律。在此基础上,设计了基于混杂系统理论的电驱动系统状态观测器,提出了针对轴系弹性与齿隙耦合非线性的主动补偿控制方法,可抑制制动状态切换过程中回馈转矩的震荡,大幅提高耦合制动力的控制精度。
邱明明[2]2015年在《考虑动态特性的DCT双离合器接合过程多滑模控制方法研究》文中研究表明近年来,油耗、节能减排和环保问题已经成为汽车行业内的热门话题,我国的油耗法规也越来越严格,这对汽车企业提出了严峻的挑战。汽车企业要想在未来的竞争中更具竞争优势,就必须努力寻求核心技术上的突破。而作为当前世界前沿的变速器产品双离合自动变速器(Double Clutch Transmission,简称DCT),已成为实现新的油耗法规的主要途径之一。目前,双离合自动变速器技术的研究主要侧重于起步和换挡策略的研究,而如何提高起步和换挡策略执行精度的研究较少,没有形成成熟的理论体系。对于双离合器的控制的研究,主要集中在根据车辆的驾驶需要计算合适的离合器接合轨迹,而对如何快速精确地执行该离合器接合轨迹的研究缺乏。因此,采用多滑模自适应控制方法对离合器进行精确控制具有重要的理论意义和工程应用价值。本文在对国内外湿式离合器压力控制、离合器摩擦特性和起步控制策略进行分析总结的基础上,采用理论分析、数值模拟相结合的方法,对不同工况下,发动机转速和离合器从动盘转速跟踪控制方法进行了深入研究。完成的主要研究工作和成果如下：1、提出了一种多滑模自适应控制方法,采用Backstepping反推的思想,结合输入输出反馈线性化方法和自适应控制方法,对系统进行滑模控制器设计。该方法避免了“计算膨胀”情况的出现,进一步简化了控制器的设计过程,提高系统的稳定性和动态响应,控制器的控制精度和鲁棒性得到提高。2、在分析双离合器液压系统组成及工作原理的基础上,建立了双离合器液压控制系统中比例压力电磁阀和液压执行机构非线性模型。针对压力控制系统的非线性特性,提出了离合器压力SMAC控制方法。该方法具有快速响应的特点,通过结合自适应控制方法,使得控制器对系统参数不确定性以及外界不确定性干扰具有很好的鲁棒性。3、建立了离合器扭矩传递数学模型,在此基础上,找出了摩擦系数负斜率引起自激振动的机理。从系统特征值实部的表达式出发,分析了离合器接合压力、摩擦系数斜率和系统阻尼发生变化时对系统稳定性的影响,据此提出了降低离合器接合抖动的方案。为降低离合器接合过程的抖动,一是要通过采用纸基等摩擦材料或在润滑油中添加合适的添加剂,以增大摩擦系数的斜率；二是适当提高系统的阻尼系数。针对离合器接合过程的抖动问题,提出了离合器接合过程的FLSMC控制方法。该方法通过系统滑动模态的设计,将系统特征值转换为滑模控制参数,可以通过适当增大滑模控制参数k1、k2,以提高系统的稳定性,从而减小离合器扭矩传递过程的抖振现象。4、建立了起步过程的动力学模型,在此基础上,对离合器接合过程以及控制目标和评价标准进行分析,得到了起步控制策略制定需要满足的叁点要求。针对起步控制,提出了一种发动机局部恒转速起步控制策略计算方法。该方法通过目标冲击度和发动机目标转速来预测离合器从动盘的目标转速,使得起步过程的目标冲击度峰值得到有效控制,提高了车辆平顺性;通过滑摩速度阈值大小来反映驾驶员起步意图,简化了控制策略的设计过程。5、本文提出了起步过程离合器FLMSMAC控制方法。该方法采用自适应方法处理系统的参数不确定性和外界不确定干扰问题,提高了系统的鲁棒性；同时,采用反馈线性化方法将起步过程的动力学子系统转变为等效线性系统,提高了系统的稳定性和控制精度,从而实现了发动机转速和离合器从动盘转速的精确跟踪,从理论上保证了起步控制策略的精确实现。
贾梓筠[3]2017年在《基于操作性条件反射的神经网络自适应控制》文中进行了进一步梳理随着控制对象及其目标、任务和所处环境的复杂性提高,基于系统模型与规则的传统控制方法愈发难以满足其对于系统控制品质的要求。研究针对复杂非线性系统的新一代智能控制方法,对加强系统的自学习和自适应能力以及确保系统平稳安全运行具有理论价值和实际指导意义。本论文旨在研究具有高性能、低成本、易于集成等特点的智能控制方法,致力于解决理论在工程化过程中遇到的问题,特别是因实际系统模型的严重非线性、结构漂移、不确定外界扰动、机械结构磨损、核心部件(执行器,传感器)功能失效、子系统故障所导致的控制性能恶化问题。为实现这一目标,论文首次提出将神经科学中的客观规律与神经网络控制理论相结合,设计更为贴近脑神经系统特征的自适应控制器。在优化神经网络的组织结构的同时,使其能够在非线性系统控制中发挥出更好的自学习与自适应能力,从而提高系统的整体控制性能,如控制精度、收敛速度、运算效率、抗干扰性和运行平稳性等。鉴于此,论文的研究围绕以下内容展开。1、从操作性条件反射学习原理出发,提出一种面向智能系统的奖赏机制和具有神经自适应单元的操作性条件反射仿生模型(OCBM)。该模型具有自动调节权值、神经元子网络数量和基函数结构参数的能力。针对一类未知高阶非仿射系统,设计基于OCBM的仿生控制器,并利用OCBM网络对系统中的混合未知不确定项进行学习。以李雅普诺夫稳定性分析为基础,所得出的控制策略可以确保闭环系统的最终一致收敛。通过仿真对比研究,进一步验证了 OCBM控制方法能够应对系统模型未知、结构漂移和不确定外界干扰等情况,并且在收敛速度、控制精度和运算效率方面优于一些传统方法。2、结合局部权值学习框架,对OCBM网络进行系统地改良。提出负责引导神经元簇自动添加过程的有限神经元自增长(FNSG)策略,形成了神经元可按需生长的自调节神经网络结构雏形。另一改进在于受限李雅普诺夫函数(BLF)的使用,确保了神经网络训练输入能够始终满足紧集先决条件,避免了切换控制中信号的不连续问题。同时,通过设计光滑饱和函数、连续权值更新律以及高斯权重函数,控制器信号在除神经元簇生成的瞬时时刻外具有光滑连续性。相比元数固定和自组织控制方法,仿真结果表明,基于FNSG策略的控制器可以有效抑制冗余神经元的生成,节省系统运行资源。3、基于对脑神经系统的结构和调节机制的发现,构建一种具有时变理想权值、多元化基函数、神经元可自动增减特征的多内涵自调节神经网络(MSAE-NN)。针对一类模型不连续的高阶非仿射系统,提出基于MSAE-NN的控制方法。结合鲁棒自适应和BLF的设计方法,集中解决了因无法满足万能逼近定理而导致的神经网络功能失效问题。此外,将FNSG策略拓展为神经元可自动增加或减少的方案,并引入了神经元平滑增减操作函数,使控制信号在神经元新增和被剔除时仍具有平滑性,从而提升系统的整体控制品质。4、以多自由度机器人系统为研究对象,将MSAE-NN拓展应用到多输入多输出的非仿射系统中。结合关节空间和笛卡尔空间的具体任务,设计基于MSAE-NN的神经自适应控制方法,用于应对不确定跳变扰动和执行器完全失效的情形。通过采用MSAE-NN模型,所提方法可以避免对基函数参数的估计和人工调参过程。同时,基于BLF制定的控制策略确保了 MSAE-NN在系统运行期间的有效性。值得一提的,所提控制器不仅不依赖模型本身的参数信息,还具有结构简单,经济实用和易于开发的特点。
王璐[4]2015年在《基于观测器的抗干扰控制策略研究及性能评估》文中进行了进一步梳理在实际控制系统设计问题中,不可避免地会受到模型参数摄动、未建模动态、系统状态间耦合、未知外界扰动等因素的影响,这些因素会使系统的控制精度下降、鲁棒性变差甚至导致系统不稳定,给控制系统的设计及应用带来了很大挑战。因此,高性能的鲁棒抗干扰控制策略是控制领域永恒的研究课题。基于观测器的控制是一种有效的抗干扰控制理论框架,该方法以观测器作为控制系统内环,利用被控对象的输入、输出信息对系统模型不确定性进行估计,并在外环控制器中进行补偿,从而保证闭环系统的控制品质。在现有的多种观测器中,干扰观测器(Disturbance Observer,DOB)和扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)得到了系统、全面的研究和应用。上述两种观测器设计方法都能够有效解决抗干扰控制问题,但二者分别基于不同的理论体系进行分析和设计,对于二者之间的联系、区别和性能差异进行分析是十分重要的。因此,本文首先针对DOB和ESO在叁类系统中的分析和设计进行研究,在上述工作基础上,对二者的抗扰结构和性能差异进行对比研究,从而对如何面向不同类型被控对象和控制任务进行观测器选择给出指导意见。本文的主要研究工作和创新点包括:(1)针对同时包含时滞和右半复平面零点的非最小相位系统,提出一种系统性的鲁棒DOB设计与参数优化方法。考虑闭环系统的内部稳定性、扰动抑制性能、相对阶次、混合灵敏度性能等设计指标,建立基于H∞范数的Q滤波器优化方程。通过回路变换,将Q滤波器优化问题转化为H∞控制器求解问题,并在虚拟被控对象中引入包含标称模型右半复平面零点的全通传递函数,使得优化得到的Q滤波器满足内部稳定性的约束条件。(2)针对状态可测的非线性系统,提出一种基于鲁棒DOB的干扰抑制控制方法,并研究相应的参数优化策略。设计包含部分反馈线性化补偿器和低通滤波器的DOB,并在此基础上设计外环反步控制器。分析了外环控制器结构、参数对内环观测器参数优化的影响,给出保证系统鲁棒性的约束条件,进而基于H∞理论对DOB的参数进行优化。以飞行器姿态跟踪控制问题为例,对提出控制方法的有效性进行实验验证。(3)针对状态不可测的非线性系统,提出一种广义ESO设计方法。对传统ESO的干扰抑制性能进行分析,揭示系统重构策略的本质。在对系统等效扰动模态进行分析的基础上对系统进行重构,最大限度地利用等效扰动的先验信息,降低系统模型的不确定性。基于重构系统设计的广义ESO能够对等效扰动中已知模态的分量实现完全地估计和补偿。最后,基于Lyapunov理论分析闭环系统的稳定性。(4)观测器对于扰动的估计效果决定了整个闭环系统的性能,因此,研究观测器的抗扰结构,对DOB和ESO的抗扰结构进行统一分析,从而将观测器设计问题转化为抗扰结构中等效低通滤波器的结构设计与参数优化问题。在此基础上,针对不同类型被控对象和控制任务,分别对两种控制策略的性能进行对比研究,归纳总结了两种控制策略的差异,从而对观测器选择给出指导意见。
王丹[5]2016年在《直驱型风电机组的并网换流系统控制策略研究》文中提出在全球能源危机和环境问题日益严重的背景下,风力发电技术受到了世界各国的高度重视,在近些年得到了快速的发展。在目前两种主流的风力发电机组中,直驱型永磁同步风力发电机组由于具有机械损耗小、运行效率高、无需齿轮箱、维护成本低和可靠性高等优势,已成为现代变速恒频风电机组的主要发展方向之一。随着接入电网的风电机组容量不断增加,电网与风电机组之间的相互影响程度也越来越大,深入研究直驱型风电机组并网换流系统的控制策略具有重要的现实意义和价值。在直驱型风电机组并网换流系统的控制问题中,本文主要研究直驱风机PWM换流器的非线性控制方法以及在电网非正常运行情况下直驱风机并网换流系统的控制策略。由于PWM电压源型换流器属于非线性多输入多输出系统,常规双闭环PI矢量控制方法存在功率解耦不足、动态响应特性差及对模型依赖性强等问题,难以取得满意的控制效果。而在电网出现故障等非正常运行条件下,从电网安全运行的角度出发,风电机组需要具备一定的低电压故障穿越能力和抗扰动能力,而直驱风机的常规控制是基于电网正常运行情况设计的,需要研究适应电网复杂运行条件的优化控制方法。综上,本文以直驱型风电机组的并网换流系统作为研究对象,对并网系统中换流器的非线性控制方法以及在电网电压跌落和不对称故障情况下的控制策略进行研究。建立完整的直驱型风电机组数学模型是研究并网换流系统控制策略的基础,为此,本文详细建立了直驱型风电机组的空气动力学模型、机械传动机构的轴系模型、桨距角控制系统模型、永磁同步发电机模型和双端背靠背换流系统模型,并采用矢量控制和前馈补偿控制研究了发电机侧和电网侧换流器的常规PI控制策略,仿真结果表明通过所建立的常规控制系统够实现最大风功率追踪和直流电压恒定等基本控制目标。针对直驱风机换流系统的非线性控制问题,本文首先基于微分平坦理论进行了研究。根据微分平坦理论的基本概念,结合直驱风机双端换流系统的数学模型,对换流系统的平坦性进行了验证,并据此设计了机侧和网侧换流器的微分平坦控制策略。在此基础上,本文对网侧微分平坦控制的误差反馈补偿环节进行了控制结构的优化,改进了基于PI控制的常规方法。此外,通过与自抗扰控制相结合,提出了外环采用自抗扰控制、内环采用微分平坦控制的网侧换流器复合非线性控制策略,增强直驱风机并网系统的抗扰动能力。在直驱风机网侧换流器的非线性控制方面,本文还以反推设计法为基础进行了相关研究。一方面,本文采用扩张状态观测器对直驱风机网侧系统的总扰动量进行估计,并将扰动量引入到换流器反推控制律的推导过程中,提出了网侧基于扩张状态观测器的反推控制策略,通过对系统的总扰动进行补偿控制,改善外部扰动时直驱风机的并网动态特性：另一方面,本文将滑模控制方法和反推法进行结合,并考虑到常规滑模控制存在的高频抖振问题,运用非奇异终端滑模控制方法,提出了结合反推控制和终端滑模控制的网侧换流器复合控制策略,并基于Lyapunov稳定理论对复合控制下直驱风机网侧系统的渐近稳定性进行了验证。为了研究直驱型风电机组在电网故障造成电压跌落期间的低电压穿越控制策略,本文阐释了风电机组低电压穿越的基本概念和直驱型风电机组实现低电压穿越的基本原理,提出了机侧分段式转速控制和网侧多模式功率控制相结合的直驱风机双端换流系统联合控制策略。通过对转速的调节限制发电机输出的有功,使机侧有功主动追踪网侧有功的变化趋势,而网侧换流器则通过对有功、无功的重新分配起到低电压期间对电网的无功支撑作用。仿真结果表明,采用所提控制策略能够有效提高直驱型风电机组的低电压穿越能力和对电网的无功支撑能力。针对电网不对称故障条件下直驱风机网侧有功、无功功率和直流电压出现二倍频振荡以及直流母线过电压的问题,常规的故障穿越控制策略无法同时实现多方面的控制目标,需基于不同控制目标分别计算控制参考值,本文提出了两种主控制器和附加控制环节相结合的综合控制方法。在主控制器中,分别基于Lyapunov渐近稳定理论和前馈电流控制方法设计了直流电压优化反馈补偿控制环节和反映直流母线两端有功不平衡的前馈控制信号,并与微分平坦控制相结合,构成了两种网侧换流器的主控制部分；在附加控制方面,基于同步旋转坐标系下的直驱风机网侧数学模型分析了电网不对称故障情况下网侧的功率特性,推导了正序旋转坐标系中正序分量和负序旋转坐标系中负序分量之间的变换方法,根据该变换方法和以负序二次分量表示的直驱风机网侧二倍频电压方程推导了基于有功和无功二次谐波分量的控制方程,并采用准比例谐振控制器设计了两种能够同时抑制有功和无功二倍频振荡的谐波补偿附加控制环节。仿真结果表明,通过所提的不对称故障穿越控制策略能够同时抑制直驱风机网侧有功、无功和直流电压的二倍频脉动,并减小直流母线的过电压程度,提高直驱风电机组的不对称故障穿越能力。
许伟[6]2014年在《汽车非线性悬架系统的复合控制策略研究》文中提出悬架系统是关系汽车行驶平顺性和操纵稳定性的重要部件。相比目前普遍采用的被动悬架系统，含有控制机构的车辆可控悬架系统可有效提高汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。因此，采用优良控制策略和现代电控技术，研制经济、安全、舒适、高效和节能的可控悬架系统是现代车辆悬架技术发展的重要趋势。其中，控制策略是实现悬架系统最优控制的保证，也是当今悬架控制系统研究发展的一个重要方面。实际车辆悬架是受随机路面激励的非线性系统。迄今，人们提出了许多单一的悬架系统控制方法，但各有优缺点，在复杂行驶工况条件下，控制效果并不理想。近年来，为弥补单一控制方法的不足，进一步提高车辆悬架系统的控制性能，已有学者关注将多个控制方法相结合的复合控制策略，但研究成果总体较少。本论文在对比单一控制方法、分析悬架系统基本性能评价指标以及路面激励模型的基础上，开展非线性悬架系统的复合控制策略研究，并提出两个颇具创新性的复合控制方法：(1)基于微分几何的模糊滑模控制方法研究根据二自由度非线性悬架系统动力学模型，首先利用微分几何理论对非线性系统模型精确线性化，定义线性化系统的滑模面函数，并采用等速趋近率设计滑模控制器。然后，根据滑模面到达条件设计模糊控制器自适应调整滑模控制器的切换控制增益。该控制方法的滑模控制参数满足滑模运动的Hurwitz稳定性要求，选择范围较宽，且相对简单，不涉及设计传统最优反馈控制策略过程中加权系数人为选择和Ricatti方程求解等问题，并提高了控制的自适应性和鲁棒性；同时，模糊控制器的引入对切换控制增益起柔化作用，能削弱单一滑模控制输出控制力的抖振效应，降低控制能耗。控制仿真结果验证了该控制方法的有效性。(2)基于遗传算法权值调整的最优模糊复合控制方法从建立的车辆非线性主动悬架系统模型出发，一方面设计出悬架系统的线性二次型最优控制器（简称LQR控制器），最优控制器的加权系数利用遗传算法优化搜索获得，另一方面设计出非线性悬架系统的模糊控制器，进而开展最优控制、模糊控制以及两种方法的并联复合控制对比研究。该控制方法利用遗传算法对加权系数进行搜索优化，不仅有效解决传统LQR控制器加权系数不易确定的问题，且能克服单一最优控制和模糊控制的不足。控制仿真结果表明，该复合控制方法在车辆不同行驶工况条件下，可进一步降低车身垂直振动加速度、悬架动挠度和轮胎形变，明显提高了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。研究结果为研制汽车可控悬架系统提供了有价值的控制策略及技术参考。
于少娟[7]2012年在《电液伺服力控系统的鲁棒迭代学习控制方法研究》文中提出本文的工作是将迭代学习控制理论引入电液伺服力控系统,从而改善其控制性能。所提出的控制方法不仅拓宽了控制理论应用的研究范围,而且具有一定的实际工程意义。电液伺服力控系统具有输出功率大,可靠性高,反应速度快,操作简单方便等优点,因而广泛应用于各种工程实践中。特别是应用于要求反应迅速精确的大功率自动控制系统中。本文立足于提高电液伺服力控系统的动态响应特性,从而使其满足多方面的应用需求,具有更良好的工业应用前景。电液伺服力控系统是一种参数时变、较多非线性因素、参数和结构具有不确定性、高阶、强耦合且经常存在干扰等特性的系统,这些特性使得常规控制方法较难实现对电液伺服系统的高精度控制。近年来,多种智能控制理论方法与鲁棒控制理论方法被用于该系统,为解决具有上述特性的电液伺服系统的建模和控制问题提供了有效的途径。但大多都是针对将电液力伺服系统简化为线性、低阶系统予以研究,目前电液力控系统对控制系统的动态响应特性、跟踪的精度、系统鲁棒性及稳定性的要求愈来愈高,系统的控制需求促使人们不断寻求针对性较强、控制性能较好的控制方法。迭代学习控制能实现在被控系统有限时间区间上的完全跟踪任务。它尤其适用于具有重复运行性质的被控对象,利用对象过去运行的信息,通过数次迭代修正控制信号,实现零误差。迭代学习控制算法简单、易于微机实现、跟踪精确,对解决一些实际问题有相当的优点。将迭代学习控制用于电液伺服力控制系统解决系统非线性、高阶等对控制特性的影响具有很好的效果,但单纯的迭代学习控制也存在学习律参数选择比较盲目和算法抗干扰技术有待提高等问题。为此考虑结合诸如自适应控制、变结构控制等鲁棒控制,利用这些算法鲁棒整定系统的能力,尽量避免学习律参数选择的盲目性,在开闭环迭代学习控制结构的基础上综合采用具有反馈与前馈作用的环节,以及引入H∞理论,旨在进行鲁棒迭代学习控制律的设计,力求给出同时兼顾收敛速度和跟踪性能的方法,针对所提出的一系列迭代学习算法,进行理论分析和仿真试验,使每种迭代学习算法的有效性都得到验证。目的是拓宽迭代学习控制的应用范围,加强迭代学习控制的实用性。本文的主要工作有：1、综述了电液伺服力控制系统的特点和控制要求、控制策略以及应用等方面的研究现状,简要介绍了迭代学习基本概念、原理、算法结构、研究内容以及应用成果,总结了提高算法的收敛速度和跟踪精度的迭代学习控制技术,阐述了本课题的相关研究背景及意义,提出主要研究工作2、研究建立电液伺服力控制系统模型的方法。模型研究为分析系统本质特性和提出合理的校正策略提供理论基础。分析了电液伺服阀的非线性因素,建立了电液伺服力控系统几种传递函数模型,在此基础上推导出基于力变量的系统状态空间模型,奠定了理论分析的基础,最后进一步建立了电液伺服力控系统的混合仿真模型,使数字控制器模型与系统的物理模型相结合,这种仿真与建模方法有效地模拟了工程实际。3、研究了智能鲁棒迭代学习控制策略,针对系统高阶、初始状态偏移和不确定的未建模动态以及缓慢变化,单纯学习律参数选择比较盲目问题,在开闭环迭代学习控制算法基础上结合自适应控制综合采用同时具有反馈与前馈作用的环节,针对系统的各种干扰、不确定特性、期望轨迹变化的影响,单纯迭代学习算法抗干扰能力不强的缺陷,结合滑模变结构控制,并采用H∞理论,设计鲁棒迭代学习控制律,力求使控制过程更快地收敛于期望值。收敛速度和跟踪性能这两个问题的解决将会推进迭代学习真正成为实用的控制技术。4、进行了阀控对称缸电液驱动力伺服系统控制方法研究,分析了电液驱动力伺服系统特性,针对系统模型知之甚少,尤其许多系统参数未知,采用具有前馈与反馈作用的开闭环综合迭代学习自适应控制策略,根据理论分析给出收敛条件,设计结构合理的控制器。重点解决高阶特性、初始状态偏移、未建模动态、油源压力变化、油温变化等未知信息给迭代学习控制用于电液伺服驱动力系统控制所产生的学习参数选择比较盲目的问题。仿真结果表明所提控制策略跟踪性能良好的前提下,迭代学习参数选择趋于合理,学习速度有较大提高。5、对电液伺服被动力系统控制策略进行研究。分析阀控非对称缸电液伺服被动力系统特性,针对系统内部位置干扰和负载变化产生多余力、期望随时间变化等问题,以及系统运动加载时不但有位置控制干扰,还有摩擦力产生外部干扰的问题,采用所提出的基于H∞理论的迭代学习变结构控制方法,重点研究进一步提高迭代学习控制抗干扰能力的问题,以增强其鲁棒性,并设计结构合理的控制器,分析给出收敛条件。仿真结果表明该控制策略不但保持传统迭代学习高精度跟踪的特性,鲁棒性得到了提高,使收敛条件得以放宽。6、进行电液伺服力控制系统的实验研究,以DSPACE为平台,使用实际的液压一机械系统物理模型和数字控制器模型,搭建了电液伺服驱动力试验系统,以及双缸电液伺服被动力试验系统,设计实验平台装置的硬件和软件。针对电液伺服力控系统的高阶特性、非线性特性、参数不确定性、负载变化、期望变化、抗扰性等问题,采用所构造的各种控制器实现了每种控制策略的快速原型试验。通过实时控制试验,验证所提策略对提高系统快速性、解决不确定性、增强鲁棒性的有效性。
张辉[8]2015年在《大功率直流输电系统背景下孤岛态送电侧控制策略研究及动态过程分析》文中研究表明电力系统主干网络潮流规模的增大,主要受限于开关等装置的短路电流,因此增大传输容量通常使用高电压等级以降低短路电流。电网提高输电电压扩大输电规模形成长距离电能输送,为偏远江河流域新建的大型水电站的电能外送提供了条件。大型水电站的外送潮流较大,采用直流超高压输电方式进行远距离输送时,水电站与换流站所构成的送端交流网络与负荷中心主网络直接连接,通常因直流输电系统与水电站同步新建,该送端网络与已有交流系统间连接薄弱,这种情况给整个网络的暂态稳定带来较大影响。在送端交流网络与主网络存在交流弱连接的情况下,直流系统因故障造成极闭锁或线路退出运行,大功率的潮流将发生转移,从交流弱连接处冲击已有的交流系统并导致其失稳,严重影响电网的安全稳定运行。因此,为减少交、直流系统的相互影响,大功率直流系统的送端交流网络必须考虑断开与主网络的交流连接,送端交流网络直接经直流输电连接至主网络,形成大功率直流输电的送电侧孤岛态。大功率直流输电的送电侧孤岛态,与常规交流互联系统差异较大,除需要可靠的安稳措施来保证故障稳定外,还存在着动态过程中的过电压、无功平衡、频率波动、谐波阻抗变化、电站站用电可靠性、机网协调等一系列问题。本文针对大功率直流输电背景下送电侧孤岛态时,送电侧电源点即水电站内频率、电压的控制结构开展研究,主要内容为直流系统完全停运类暂态故障后,原动机调速系统及发电机励磁调节系统进行频率、电压快速调节稳定的策略与方法,具体研究方面包括同步发电机快速并网恢复、原动机动态调节的振荡抑制、频率快速响应及稳定、过电压水平计算、电压调节以及动态过程分析等,研究方法为基于RTDS仿真系统进行的混合模型仿真和原型机模拟试验。研究重点包括以下几点：(1)定义送端交流网络孤岛态与联网态,根据送端网络内各部位的参数计算该网络的有效短路比、无功平衡以及过电压水平、自激磁等初始条件并校核,研究得到直流系统停运后送端网络的频率、电压动态过程,给出该网络处直流系统的频率调整与电压调节措施。(2)在RTDS仿真系统中完成送电侧电源点内原动机调速系统与发电机励磁调节系统实际控制设备的模型建模与辨识,并以该模型为基础基于建模相似定理建立数字模型,两种模型结构同步运行于仿真系统内,构成电源点水电站全部机组的频率、电压控制模型,继续将水电站外送的直流通道及交流联络通道在仿真系统中等值,得到与实际送端网络系统完全一致的数学模型。(3)基于已建立的送端网络数学模型的仿真运算,对送电侧孤岛态时调速系统频率及功率的控制策略进行研究,给出了稳态状况下原动机频率调节与直流FLC配合的目标函数,以及实现暂态状况下频率控制快速响应的逻辑改进方程式与目标函数组。同时分析了原动机调节系统响应频率阶跃或时变时,对相邻机组产生弱收敛调节干涉振荡的原因,设计了控制系统校正器加速振荡收敛直至稳定。(4)考虑到送电侧孤岛态下系统稳控策略切除发电机组的需要,研究了电源点同步发电机快速并网恢复的控制方法,给出了实现该方法的控制系统数学模型与传递函数改进环节,设计了顺序控制流程,通过现场试验验证研究得到的方法,并分析了参数选取对实现方法的重要性。(5)基于对RTDS系统内的混合模型仿真,给出了电压控制的优化策略方程式,改进调节系统传递函数的多个非线性环节,仿真系统的时域性能指标以及原型机试验验证了策略的有效性。
吕红丽[9]2007年在《Mamdani模糊控制系统的结构分析理论研究及其在暖通空调中的应用》文中指出随着科学技术的高度发展，在控制工程中被控对象越来越复杂，控制过程往往具有非线性、多环路、大滞后等特点，各种参数也往往存在时变性，这类系统没有明确的物理或化学规律可遵循，要进行传统的定量分析十分困难，致使复杂过程的数学模型难以建立，传统经典控制方法和现代控制理论无法对其实现有效的控制，因此现代工业工程的迅猛发展迫切需要寻求更加有效的控制策略来完成实际过程的非线性系统控制。自从1974年英国工程师Mamdani首次将模糊控制成功应用于蒸汽机控制以来，随着计算机及其相关技术的发展，模糊控制已成为智能控制的重要组成部分，模糊控制技术近年来在复杂工业过程控制方面发挥着日益重要的作用。模糊控制作为一种非线性系统控制策略，最大的特点是无需建立系统的精确数学模型，可以将操作者的经验知识直接转化为模糊规则，通过模糊推理过程对系统实施控制，克服了线性化方法的运算复杂性，同时充分利用了现场操作人员的成功经验，而且模糊控制系统具有良好的鲁棒性，可以克服由于系统本身的时变性、不确定性和外部扰动等带来的影响，有效的提高过程控制质量，为复杂工业过程和非线性系统的控制研究开辟了新的途径。虽然模糊控制已经在工业控制，家用电器自动化等很多行业中解决了传统控制方法难以解决的很多控制问题，引起了越来越多的控制理论和相关领域广大工程技术人员的极大兴趣。另一方面，从整体模糊控制研究体系来看，模糊控制系统是处于发展中的一种控制方法，模糊控制系统还没有形成完整的研究体系，模糊控制系统理论和应用的发展仍然存在一些需要解决的问题。为了更好的扩展模糊控制理论的应用，本文首先研究了模糊控制器结构的解析分析，然后吸收PID控制、模型预测模糊等相关领域的研究成果，提出两种复杂非线性过程的模糊控制器设计新方法，并且将设计的新型模糊控制器应用于暖通空调系统的温度控制中，仿真和实验结果表明所提出模糊控制策略的良好控制效果。总结全文，论文的主要内容可具体概括如下：(1)首先对模糊控制系统的研究进行了全面综述，回顾模糊控制系统的研究背景，产生与发展状况，控制器特点和基本类型，主要研究方向及发展现状，介绍模糊控制系统理论的主要研究内容，模糊控制与PID控制，预测控制等其它控制方法的渗透和结合研究，以及模糊控制的应用发展状况，指出目前模糊控制系统研究中存在的一些问题，提出论文的主要研究内容和结构安排。(2)研究了模糊控制系统的基本原理，基本结构，设计方法等。通过引入一种新型模糊蕴含运算，从数学分析的角度研究了max-min型Mamdani模糊控制器的解析结构，详细推导了输入、输出隶属函数均采用等腰模糊数的一类具有线性规则的双输入单输出模糊控制器的结构表达式，证明了这类模糊控制器相当于一个全局二维多值继电器与局部非线性PD控制器的和，在此基础上研究了它的极限结构特性，对其稳定性进行了分析。然后与其它模糊推理方法进行比较，分别推证了采用sum-product，sum-min，max-product等不同模糊推理方法的典型模糊控制器具有相似的结构特性，并对模糊控制器的结构进行了进一步讨论。(3)提出一种利用常规PID控制器比例，积分，微分增益因子进行模糊控制器设计的新型方法，该方法充分利用了常规PID控制器的成熟经验改进模糊控制器的设计。首先通过比较和分析选择适合实际工业应用的模糊控制器结构，然后通过模糊控制器的结构分析结果给出模糊控制器与PID控制器线性增益系数K_P，K_I，K_D之间的解析关系，表明模糊控制器本质上是一种时变非线性的PID控制器，根据这一解析关系，利用常规PID控制器增益系数间接设计模糊控制器的正规化因子，建立一种新型模糊控制器的设计方法。(4)研究了模糊变论域思想的改进算法，由于改变模糊控制器变量的论域本质上等价于改变变量的正规化因子，因此如果保持模糊控制器的基本论域不变，那么通过增加模糊控制器输入变量的正规化因子的取值同样可以达到缩小论域的目的，而且改变正规化因子相对于论域变化更加容易操作。然后将这一改进算法应用到模糊控制器设计参数的在线调节和优化中，进一步提高了模糊控制系统的控制精度。(5)针对非线性系统建模困难及难以控制的特点，提出一种基于sum-min推理的Mamdani型模糊模型预测控制策略。该方法首先通过对模糊模型进行解析分析，建立非线性系统的Mamdani型模糊预测模型，获得系统在k+1采样时刻的一步线性化预测模型和P步线性预测模型，然后基于模糊线性化预测模型进行常规预测控制器设计，从而给出了实现该非线性系统模糊模型预测控制方法的具体步骤。仿真实验结果表明了该算法是一种鲁棒性强的有效控制方法，与常规的动态矩阵控制相比，该方法具有超调量小，调整时间短等优良的动态性能。(6)对本文提出的新型模糊控制器设计方法在暖通空调中的应用进行了研究。首先对暖通空调系统的节能与控制进行简单描述，研究了暖通空调系统的基本结构和主要控制回路，然后对空调处理机组的控制系统进行物理建模，在此基础上，将提出的模糊控制器新型设计方法应用到暖通空调系统中，采用冷冻水的流速(?)_(chw)控制回风机的干球温度T_(ao)，获得了良好的控制效果。该方法最突出的优点是可以充分利用针对暖通空调系统设计比较成熟的PID控制器，而且鲁棒性强，容易设计，便于现场操作人员学习和掌握，改变了模糊控制在实际工业过程中难以实现的现状。最后总结了全文的主要工作，并对模糊控制下一步的研究方向进行了展望。
李强[10]2007年在《基于分岔理论的电动助力转向系统控制策略及其对汽车操纵稳定性影响的研究》文中研究表明随着高速公路的发展,汽车行驶速度越来越快,人们对汽车整体性能的要求也不断在提高,而转向系统对汽车整车行驶性能(如操纵稳定性、行驶平顺性等)有举足轻重的影响。作为直接影响汽车安全性能的重要部件之一,电动助力转向(EPS)系统在国内已从理论研究探索阶段逐步走向产品化阶段,本文依托江苏省“六大人才高峰”资助项目:轿车电动助力转向系统研究与开发,以EPS系统为研究对象,以现代非线性动力学分岔和混沌为理论基础,借助现代计算机技术,构建了装备EPS系统的整车操纵稳定性协同仿真虚拟试验框架,围绕着装备EPS系统的汽车非线性动力学、EPS系统的控制策略及其对整车操纵稳定性的影响等展开深入的理论分析和试验研究,具体研究内容如下:首先考虑EPS系统干摩擦仿真模型以及魔术轮胎公式,建立驾驶员——装备EPS系统汽车闭环系统非线性操纵动力学模型,在此基础上运用现代非线性动力学理论对该模型在自治情况下进行非线性动力学特性分析和数值仿真,指出了分岔速度对闭环系统非线性运动稳定性的影响规律,分析了整车参数对闭环系统Hopf分岔速度的影响,着重研究了EPS系统参数对闭环系统Hopf分岔速度的影响。其次从EPS系统控制的基本目标和常见的EPS系统控制策略入手,给出了直流电动机电流闭环PI控制的设计方法,并在此基础上应用混合灵敏度方法设计出了鲁棒H_∞控制器。通过仿真结果分析表明基于PI电流环的混合灵敏度鲁棒H_∞控制器能在较宽频带范围内增强地面低频信号、削弱高频信号和抑制转矩传感器的噪声,所设计的控制器有较强鲁棒性,助力跟踪能力和抗干扰能力,能有效改善车辆的转向回正特性,提供给驾驶员较为满意的路感,提高车辆的转向操纵性能。第叁、通过采用EPS系统电磁离合器PWM节能控制策略,即随着转向盘转矩的变化来实时改变通过电磁离合器的电流,从而改变电磁离合器所传递的转矩。由于通过电磁离合器的电流减小,其发热量也减小,可以适当减小电磁离合器线圈的铜线直径,减轻重量,降低成本。经过台架试验验证所提出的控制策略的合理性,节能效果明显,能满足使用的要求,还达到环保的目的。在研究了现有电磁离合器结构基础上,提出了一种啮合套式电磁离合器的结构方案,提高电磁离合器的响应速度,改善EPS系统的转向特性,获得国家专利授权。第四、利用MATLAB/Simulik建立了考虑驾驶员——汽车闭环非线性操纵动力学模型,在此基础上建立了考虑EPS系统转向运动数学模型,并使用该模型对装备EPS系统整车操纵稳定性进行了仿真研究,讨论了EPS系统对整车操纵稳定性的影响,通过仿真分析出EPS系统的结构参数,如助力机构减速比、转矩传感器扭杆刚度、助力增益等,以及EPS系统采用不同的控制策略对整车操纵稳定性能的影响。最后以某型号轿车为例,在ADAMS/Car组装成装备EPS系统整车虚拟样机模型,并与MATLAB/Simulink构建装备EPS系统整车协同仿真虚拟试验,实现了机电一体化的联合仿真。通过几个典型工况的操纵稳定性虚拟试验仿真与实车道路试验结果对比表明,装备混合灵敏度鲁棒H_∞控制器的EPS系统能有效改善汽车操纵稳定性,同时表明所构建虚拟试验平台能较真实反映实车试验。本文研究方法和结论对国内研发具有自主知识产权的EPS系统具体设计工作,解决EPS系统与汽车操纵稳定性匹配等问题具有指导作用和参考价值,有利于加快其产业化步伐。
参考文献：
[1]. 电驱动车辆回馈制动力与摩擦制动力动态耦合控制[D]. 吕辰. 清华大学. 2015
[2]. 考虑动态特性的DCT双离合器接合过程多滑模控制方法研究[D]. 邱明明. 合肥工业大学. 2015
[3]. 基于操作性条件反射的神经网络自适应控制[D]. 贾梓筠. 北京交通大学. 2017
[4]. 基于观测器的抗干扰控制策略研究及性能评估[D]. 王璐. 上海交通大学. 2015
[5]. 直驱型风电机组的并网换流系统控制策略研究[D]. 王丹. 华北电力大学(北京). 2016
[6]. 汽车非线性悬架系统的复合控制策略研究[D]. 许伟. 广西科技大学. 2014
[7]. 电液伺服力控系统的鲁棒迭代学习控制方法研究[D]. 于少娟. 太原理工大学. 2012
[8]. 大功率直流输电系统背景下孤岛态送电侧控制策略研究及动态过程分析[D]. 张辉. 武汉大学. 2015
[9]. Mamdani模糊控制系统的结构分析理论研究及其在暖通空调中的应用[D]. 吕红丽. 山东大学. 2007
[10]. 基于分岔理论的电动助力转向系统控制策略及其对汽车操纵稳定性影响的研究[D]. 李强. 江苏大学. 2007
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