基于Ｔａｙｌｏｒ Ｓｅｒｉｅｓ－ＬＱＲ复合策略的双关节机械臂时滞补偿控制

为解决时滞导致的颤振问题,提出了一种基于Taylor Series-LQR复合策略的双关节机械臂时滞补偿控制方法。首先,利用两个一阶泰勒级数分别构建基于两机械臂当前理想控制力预测下一时滞时刻的理想控制力的预测方程;然后,利用此二预测方程对描述双关节机械臂运动的状态方程进行扩展;最后,根据LQR控制策略设计时滞补偿预测控制器求取预测控制力。应用结果显示,随着时滞的变大,使用无补偿措施的LQR(Linear Quadratic Regulator)控制器的双关节机械臂的颤振逐渐增大,并最终走向运动发散,而使用Taylor Series-LQR时滞补偿预测控制器的双关节机械臂在较大时滞范围内均能稳定跟踪期望轨迹而不产生颤振,说明Taylor Series-LQR复合策略具有良好的双关节机械臂时滞补偿效果。     

磁流变半主动悬架的泰勒级数-LQG时滞补偿控制方法

提出一种泰勒级数-LQG控制方法进行磁流变半主动悬架时滞补偿控制。该方法利用泰勒级数对LQG控制求取的理想控制力进行时滞补偿,以使磁流变减振器的实际输出力逼近理想半主动控制力。在解析直接结合泰勒级数的LQG控制不能正常工作原因的基础上,提出了一种实用的泰勒级数-LQG控制设计方法,使得LQG控制结合泰勒级数之后LQR函数能够顺利运行。针对时滞较大时泰勒级数对控制的放大现象,并考虑到磁流变减振器性能和成本之间的平衡,以满足99%的减振控制要求确定磁流变减振器库伦阻尼力的幅值。以Smith Predictor-LQG(SLQG)控制方法为比较对象,通过仿真实例验证了泰勒级数-LQG控制方法具有良好的磁流变半主动悬架时滞补偿效果。     

一种确定车辆悬架LQG控制加权系数的方法

针对车辆悬架LQG控制,提供一种确定与车辆平顺性各评价指标相关加权系数的方法.根据特定工况下对车辆平顺性各评价指标的具体要求,利用层次分析法,确定它们的主观加权比例系数;根据特定工况下原型悬架的性能统计数据,确定各评价指标的同尺度量化比例系数;结合各评价指标的主观加权比例系数与同尺度量化比例系数,确定LQG控制中与平顺性各评价指标相关的最终加权系数.运用实例表明:使用该方法确定加权系数的LQG控制效果明显,且适用性强.     

新型铰接系统参数对BRT客车转向动态性能的影响

为防止BRT客车前后车体发生折叠碰撞,设计了一种可在两车体间同时提供阻尼力矩和弹性力矩的新型铰接系统。建立了BRT客车转向运动的非线性动力学模型及新型铰接系统传力模型,在转向盘角阶跃输入的圆周运动工况下进行了变参数动态仿真,分析了铰接系统阻尼参数和刚度参数对BRT客车转向动态性能的影响。结果表明:仅能提供阻尼力矩的传统铰接系统无论阻尼参数如何变化,都不能防止BRT客车前后车体发生折叠碰撞及横摆振动,且折叠碰撞还会导致中轴轮胎发生侧滑现象;具有适当刚度参数的新型铰接系统可有效克服前后车体产生折叠碰撞、横摆振动与中轴侧滑,达到提升BRT客车操纵稳定性的效果。     

基于PID控制的三级减振式主动悬架仿真研究

以设计的三级减振式主动悬架为研究对象,建立4自由度四分之一车三级减振式主动悬架动力学模型,以白噪声作为路面激励信号,建立路面模型。通过Matlab/Simulink软件建立三级减振式主动悬架的仿真模型。在C级路面下,基于PID对车身加速度进行控制,得出在有无PID控制车辆主动悬架系统的仿真对比。最后对车身加速度、悬架动行程和轮胎行程进行对比分析。结果证明,基于PID控制的三级减振式主动悬架能够更好的减小振动,使车辆的平顺性更好。     

优化PID与神经PID控制主动悬架的性能对比研究

为主动悬架选择一种更可行的控制方法,对PID与神经PID控制主动悬架进行了优化后的性能对比研究。基于1/4车二自由度主动悬架模型,利用遗传算法以悬架二次型性能指标为目标函数,分别对PID控制主动悬架的增益系数与神经PID控制主动悬架的初始权值和学习效率进行了优化。优化结果显示:优化后的PID控制主动悬架的综合性能较神经PID控制主动悬架略优。出现上述结果的原因在于:当神经PID控制主动悬架的学习效率等于零时则退化成PID控制主动悬架,学习效率不等于零则导致神经PID控制主动悬架的实时PID权值偏离了最优的PID权值。此外凸块路面输入下的仿真也显示优化PID的鲁棒性也略优于优化神经PID。因此,选择算法较复杂的神经PID对主动悬架进行控制是没有必要的。     

新型馈能型悬架及其工作原理

为回收汽车悬架间被减振器消耗的振动能量,提出一种集减振与回收振动能量功能于一体的新型馈能型悬架,并研究该新型馈能型悬架的工作原理。首先对馈能型悬架的关键部件——馈能装置的力学特性进行理论分析与试验测定。通过解析馈能装置作用在簧载质量上的馈能阻尼力得知：馈能装置的力学特性由其结构确定的粘性阻尼参数和类似库伦阻尼参数体现。进而建立馈能型悬架的动力学模型,并在汽车以72 km/h的速度行驶于C级路面的随机输入条件下对其进行数值仿真。仿真结果显示：馈能型悬架吸收发动机的平均功率略小于被动悬架,但有高达84%的吸收功率被馈能装置回收;馈能型悬架的使用性能也明显优于被动悬架,说明使用馈能型悬架来改善汽车的行驶平顺性和燃油经济性在理论上是可行的。     

基于LMI方法的车辆侧倾运动安全主动悬架H2控制器设计

为提高车辆转向-侧倾运动工况的安全性,基于线性矩阵不等式(LMI)方法设计侧倾运动安全主动悬架H_2控制器,直接控制横向载荷转移率(LTR)。首先,建立车辆转向-侧倾运动动力学模型,选择LTR、侧倾角和侧倾角加速度构造车辆侧倾运动安全综合性能评价指标。其次,为避免现有LQG控制器设计方法无法处理综合性能指标中包含干扰项(前轮转向角)和控制加权矩阵为0导致控制向量无法求取的难题,基于LMI方法设计主动悬架H_2控制器。然后,结合层次分析法和归一法,以鱼钩工况为典型转向工况仿真获取车辆转向-侧倾运动统计数据,进而确定了H_2控制器的控制加权系数。最后,通过多工况数值仿真验证了侧倾运动安全主动悬架H_2控制器的工作效果。结果显示:与被动悬架相比,在鱼钩工况、蛇形穿桩和双移线工况下,该H_2控制器在不改变车辆转向运动状态的情况下使车辆侧倾运动安全综合性能评价指标分别降低39.05%、36.51%和42.31%,使LTR的均方根值分别降低15.87%、15.62%和14.86%。说明设计的主动悬架H_2控制器具有良好的车辆侧倾运动安全控制效果。     

分散剂在聚丙烯/炭黑抗静电材料中的应用

应用两种分散剂(Altfona 3050和 Altfona 3020)制备了聚丙烯/炭黑(PP/CB)复合材料,在 PP 中添加8份 CB和2份分散剂1时,PP/CB/分散剂1复合材料的体积电阻率从8.25×10~(16) Ω·cm 下降至1.08×10~6 Ω·cm,得到了静电消除材料。分散剂1和2在降低 PP/CB 复合材料体积电阻率的同时,对基体材料的拉伸强度影响不大。扫描电子显微镜分析表明,在 PP/CB 复合材料中,CB 在分散剂1的良好润湿下的分散粒径达到纳米尺度。     

基于遗传整定的主动悬架模糊PID控制设计

针对车辆主动悬架模糊PID控制设计,提出了一种利用遗传算法整定模糊PID增益系数的方法。基于二自由度的1/4车辆模型,根据模糊控制原理和PID控制方法,设计了主动悬架的模糊PID控制器。利用具有全局寻优能力的遗传算法,以悬架二次型性能指标为目标函数,采用适应性比例法确定选择概率,整定了模糊PID的增益系数。优化结果表明,整定后的模糊PID控制主动悬架相对被动悬架综合性能良好,说明了提出的方法是有效的,对模糊PID控制设计具有重要的参考价值。