平衡重式叉车防侧翻模型预测控制研究

为降低叉车在高速转向时发生侧翻的概率,设计了一种液压支撑油缸作为执行机构,为叉车提供侧向支撑力。针对叉车行驶过程中的安全域判断问题,提出基于零力矩点的叉车行驶状态划分策略,以零力矩点沿侧向分量与叉车支撑平面的关系作为划分依据,并考虑侧翻过程中叉车支撑平面的变化,将叉车侧倾过程分为安全行驶、危险可控以及临界侧翻3个阶段：在安全阶段油缸不提供支撑力;在危险可控阶段基于模型预测控制算法进行油缸支撑力和叉车姿态的调节;在临界侧翻阶段控制油缸为车身提供最大支撑力。该方法以三自由度叉车侧倾模型为控制对象和零力矩点计算的依据,在MATLAB/Simulink中搭建防侧翻控制器进行欧标工况仿真,并进行了实车试验,验证了防侧翻模型预测控制的有效性。     

新型微电机驱动开关阀仿真与试验研究

针对农用车辆动力换挡系统,设计了一种采用微型直流电机驱动和丝杠进给机构传动的新型开关阀,阐述了开关阀内部结构及其工作原理,基于Matlab/Simulink建立了微型直流电机和丝杠进给机构耦合的动力学模型,分别对阀的阶跃响应特性和静态流量特性进行了仿真,并在动力换挡试验台架上进行了试验研究。结果表明,试验结果与仿真结果基本吻合,验证了模型的有效性。该新型开关阀能够实现油路通断控制和流量调节,为进一步研究新型开关阀提供了理论参考。     

驾驶员驾驶习惯识别与车辆自动变速换档修正

根据不同驾驶员的不同驾驶习惯对自动变速器换档策略进行适应优化。在对驾驶员驾驶操纵行为分析的基础上,提出基于相空间重构与驾驶习惯评价指数的驾驶习惯识别方法实现驾驶习惯识别。首先利用相空间重构方法对驾驶操纵信号时间序列进行相空间重构,建立基于关联维数和Kolmogorov熵的驾驶习惯评价指数进行驾驶习惯识别与换档修正控制,根据不同的驾驶习惯选择不同的换档修正系数,以满足驾驶员的不同换档需求。仿真与实车试验表明,基于相空间重构方法和驾驶习惯评价指数的识别方法可准确识别驾驶员的驾驶习惯,基于驾驶习惯识别的换档修正控制策略可有效完成对车辆自动变速换档规律的修正,充分满足不同驾驶员对车辆换档性能的不同需求,提高车辆自动变速的智能化程度。     

感知器算法在运动想象脑电模式识别中的应用

基于脑电(EEG)的脑机接口(BCI)是在人脑和计算机或其它电子设备之间建立不依赖于常规大脑信息输出通路(外周神经和肌肉组织)的全新对外信息交流和控制技术。及时有效地提取和识别与运动想象相关的脑电模式可以帮助严重瘫痪病人控制光标或辅助运动设备以替代其受损的运动功能,建立一种与外界交流沟通的新途径。论文将以EEG(C3,C4)两个通道的mu节律能量作为特征向量,用感知器算法对左右手运动想象脑电模式进行识别,实验结果表明,正确识别率可达87.86%。由于感知器算法计算简单,故可以认为,感知器算法在脑机接口的应用中有较高的实用价值。     

基于低速采样的多正弦波信号频率估计

高频段信号由于受到A/D转换器和后续信号处理器件运算速度和成本的限制,其处理往往难以实现,为解决此问题,提出了一种新的基于低速采样的高频段多正弦波信号频率估计方法。首先将含有多个频率互异的多正弦波信号经过功分器分成两路信号,然后分别用不同的采样率对这两路信号进行低速采样,用傅立叶变换及基于改进的Rife算法与Quinn算法来估计两路信号低速采样后的频率,接下来利用中国余数定理对多个信号的频谱快速配对解模糊准确的估计出各个信号的频率。该方法在工程上易于实现,可同时实现低的采样速率与高精度估计,而且在较低信噪比的情况下仍可获得较高的估计精度。给出了该方法的具体步骤,通过计算机仿真试验验证了该方法的有效性。      

内燃平衡重叉车自动变速控制系统设计

采用工程上易于实现的模糊控制方法,设计内燃平衡重叉车自动变速模糊控制器,并进行泵、涡轮转速、车速、节气门开度等信号采集和电磁阀驱动硬件系统电路设计,软件设计中移植了嵌入式操作系统μC/OS-II,采用多任务程序的设计方法,利用自主开发的控制器对某国产5～10t内燃平衡重叉车进行实车试验。试验结果表明,设计的内燃平衡重叉车自动变速控制器可自动识别载荷和工况,并调用相应的控制策略,有效地改善了换挡的平顺性和车辆安全性。     

平衡重式叉车底盘神经网络逆系统解耦控制

针对平衡重式叉车底盘各子系统间的干涉和耦合特性,利用非线性系统的神经网络逆系统方法进行叉车主动后轮转向(ARS)与直接横摆力矩控制(DYC)的解耦控制.在分析底盘系统可逆性的基础上,确定解耦变量配对关系,建立BP(Back Propagation)神经网络逆系统模型并串联到原底盘系统前,使叉车底盘系统解耦成两个独立的伪线性系统;设计PD(Proportion Differentiation)闭环控制器并与神经网络逆系统组成复合控制器,并进行仿真验证.仿真结果表明:神经网络逆系统解耦控制策略能够消除底盘各子系统间的干涉和耦合,提升叉车的状态跟踪和操纵稳定性.     

基于铰接角度稳定域与可行域的半挂汽车列车直线倒车控制研究

针对半挂汽车列车在倒车行驶时的不稳定开环工况造成的跟随期望直线倒车困难问题，提出基于铰接角度稳定域与可行域的半挂汽车列车直线倒车控制策略；在倒车过程中分析铰接角度、半挂车位姿角和轴线偏移距等参数的相互耦合关系以及上述参数对半挂汽车列车倒车稳定性与可行性的影响；确定半挂汽车列车随期望直线倒车时的铰接角度稳定性区域与可行性区域，并基于半挂汽车列车铰接角度稳定性区域与可行性区域制定半挂汽车列车直线倒车控制策略；采用变论域模糊控制进行直线倒车路径跟踪控制，并基于ADAMS和Matlab/Simulink进行联合仿真以及实车试验。仿真与试验结果表明，所提出的基于铰接角度稳定域与可行域的半挂汽车列车直线倒车控制策略可使半挂汽车列车精准实现对于期望直线倒车的路径跟踪，有效地避免在倒车过程中出现折叠、碰撞等问题、从而大大降低直线倒车操作难度。     

基于稳定域划分的平衡重式叉车防侧翻控制

为提高平衡重式叉车在急转工况下抗侧翻能力,在叉车结构分析的基础上建立两阶段侧翻动力学模型,基于两阶段横向载荷转移率LTR1、LTR2进行叉车侧翻机理分析与稳定域划分,将叉车稳定性状态分为稳定域、相对稳定域、危险域和异常危险域,提出基于稳定域划分的叉车防侧翻分级控制策略,根据不同的稳定域选择不同的防侧翻控制执行机构：动平衡块、液压支撑油缸和转向油缸。设计叉车防侧翻控制器,由上层稳定域识别控制器、中层模型预测控制器(Model predictive control,MPC)与下层执行控制器组成;上层稳定域识别控制器基于两阶段横向载荷转移率进行叉车稳定域识别,中层MPC控制器以车身侧偏角和横摆角速度为控制目标计算所需控制力矩,下层执行控制器采用改进链式递增分配方式对动平衡块、液压支撑油缸和转向油缸进行控制,以满足目标控制力矩。基于Matlab/Simulink进行仿真与实车试验验证,结果表明基于稳定域划分的平衡重式叉车防侧翻控制可大大降低叉车侧翻危险,提高叉车的安全性。