基于磁流变阻尼器的车辆悬挂二自由度模型控制算法

将磁流变(MRF)新型阻尼减振器用于车辆悬挂减振系统中,用以实现变阻尼式履带车辆悬挂系统半主动控制。在基于线性二次型最优控制理论(LQR法)的基础上,对车辆悬挂系统的半主动控制算法进行了深入研究,建立了二自由度1/4车体的动力学模型,并对其控制效果进行了仿真,结果表明这种半主动控制算法对车辆悬挂系统的半主动有着很好的效果。     

胶泥缓冲器的非线性刚度的控制机理研究

为了改善履带车辆悬挂系统在各种路面的平顺性和缓冲性,对悬挂系统匹配了一款具有非线性刚度的粘弹性胶泥缓冲器。为了定量地研究胶泥缓冲器的非线性刚度控制机理,建立了非线性悬挂系统的动力学方程组。提出了一种无条件稳定的线性加速度逐步积分法对非线性方程组进行数值求解的新方法,最后用冲击实验验证该方法的可靠性。该研究为胶泥缓冲器的优化设计和车辆悬挂悬挂系统的动力学匹配提供了理论指导。     

悬挂特性对履带车辆在沙滩通行能力的影响分析

越野行驶中由车辆振动引起的不平衡扰动力对地面变形有明显的影响.应用车辆-地面沉陷理论推导了扰动力-沉陷系数公式,按照积极隔振原理建立1/10履带车辆考虑地面变形情况下主动控制悬挂系统动力学模型,同时以通行能力为评价目标,采用二次型经典最优控制算法LQR,对沙滩地下陷量进行仿真.通过改变加权值R,分析了悬挂特性对下陷量的影响.结果表明,减小悬挂系统的刚度或阻尼力可以降低对路面的扰动力,减小在沙滩上行驶时的下陷量.     

馈能型悬挂综合性能评价研究

以提高车辆馈能型悬挂综合性能评价的有效性为目的,在分析悬挂减振性能评价和馈能型悬挂能耗特性的基础上,提出了一种考虑乘坐舒适性、操纵稳定性以及悬挂能耗的馈能型悬挂综合性能评价指标和方法。分别以线性和非线性悬挂为研究对象,对其性能进行了综合评价实例分析,验证了该评价指标和方法的有效性。     

主动悬挂原理试验机动平台的设计及试验研究

某型坦克采用扭杆弹簧而无阻尼器的被动悬挂系统,实际行驶中车体的振动较大,严重影响了其行驶平稳性和乘坐舒适性;为了提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,进而提高在复杂路面上的越野速度,设计了该型坦克的慢主动悬挂原理试验机动平台,采用模糊RBF神经网络自适应控制策略对主动悬挂平台进行了实车试验,结果表明车体的减振性能得到了明显的提高,验证了所设计的慢主动悬挂系统的优越性。     

车辆悬挂系统的主动优化控制器设计及仿真

基于特征结构配置参数化结果,提出了车辆悬挂系统的主动优化控制器设计方法。该方法直接基于车辆悬挂系统的参数矩阵,便于工程应用。车辆悬挂系统的仿真实例表明所提主动优化控制器设计方法简单且有效。     

胶泥缓冲器的非线性阻尼的控制机理研究

为了改善履带车辆悬挂系统在各种路面的平顺性,对悬挂系统匹配了一款具有非线性特性的粘弹性胶泥缓冲器。为了定量地研究胶泥缓冲器的非线性阻尼控制机理,建立了非线性悬挂系统的动力学方程,将非线性时滞动力系统的随机最优控制规律应用于履带车辆悬挂系统,建立了车辆垂直振动加速度与车速、路况与阻尼比之间的数学关系,从理论上推导出了最佳阻尼比。最后,对履带车辆在F级和G级路面上进行了仿真分析来验证胶泥缓冲器的非线性阻尼的变化规律,结果表明,在0.07~0.18范围内调控阻尼比,可以使车体垂直振动加速度最小。该研究工作为胶泥缓冲器的优化设计和胶泥材料的配方提供了理论指导。     

叶片式MRF减振器磁路设计与有限元分析

介绍了以传统叶片式液压减振器为基础而设计的叶片式MRF减振器,并利用Ansoft工程电磁场有限元分析软件,建立其磁路有限元分析模型;通过深入分析该型减振器的磁场分布,为其在车辆悬挂系统半主动控制中的应用奠定了基础。     

车辆主动悬挂系统建模及其输出反馈控制研究

文中提及的主动悬挂系统是由液压作动器与一个普通弹簧串联后,再与被动阻尼器并联构成,通常又称作慢主动悬挂。通过建立这种主动悬挂系统的数学模型,采用输出反馈控制,对几种不同的反馈方案作了比较研究。并应用SIMULINK语言仿真,分析仿真结果表明,该主动悬挂模型能较好地提高汽车的行驶平顺性和稳定性。     

叶片式MRF减振器阻尼力矩模型的建立

MRF阻尼器具有体积小、能耗低、阻尼力连续可调等优点,是一种对结构实施半主动控制的理想装置,将其用于履带式车辆悬挂系统,可以提高车辆的越野机动性能。介绍了一种以传统叶片式液压减振器为基础设计的叶片式MRF减振器。基于流体的平行板流动模型和MRF的Bingham模型,建立了叶片式MRF减振器的阻尼力矩计算模型。计算结果表明,不加磁场时,叶片式MRF减振器具有与传统叶片式液压减振器相近的阻尼特性,加磁场时,减振器可获得较大的阻尼可调倍数。     

一类非线性系统的自适应模糊反推近似滑模控制

针对一类含有未知非线性函数项和外界干扰的不确定纯反馈非线性系统,提出了一种自适应模糊反推近似滑模变结构控制方法。采用中值定理和隐函数定理使未知非仿射输入函数拥有显式的控制输入,利用模糊系统逼近未知非线性函数,动态面控制技术解决了反推设计中出现的"微分爆炸"问题。所提出的自适应近似滑模控制方案削弱了传统滑模控制中的抖振现象。从理论上证明了所设计的控制器能够保证闭环系统所有信号半全局一致终结有界。仿真算例验证了算法的有效性。     

自主水下航行器的自适应反演变结构控制器设计

由于水下航行器是高度耦合、复杂的多输入多输出不确定性非线性系统。对水下航行器进行精确作业时的运动控制一直是其实用化过程中困扰人们的问题。将自适应反演控制技术和变结构控制策略相结合,提出了一种基于反演技术的自适应变结构控制器设计方法,实现AUV水平侧移和航向控制,并利用自主水下航行器模型进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制方法对模型不确定性和不确定环境干扰表现出良好的鲁棒性和自适应性。     

非线性干扰观测器的高超声速飞行器鲁棒反演控制

针对高超声速飞行器控制系统设计,提出一种基于干扰观测器的鲁棒反演控制器设计方法。采用反演控制方法分别设计速度和高度控制器。引入滑模微分器设计虚拟控制量的导数求解器,避免了传统反演控制"微分项膨胀"问题。为增强控制器的鲁棒性,设计一种非线性干扰观测器对模型不确定项进行自适应估计和补偿。通过数值仿真表明,该控制器能够保证对速度和高度参考输入的稳定跟踪。     

基于MATD的高超声速飞行器反演控制

针对高超声速飞行器弹性体模型,提出了一种基于改进的反正切跟踪微分器(MATD)的鲁棒反演控制器。将控制系统分为高度和速度子系统,采用反演方法设计虚拟控制量和实际控制量。引入MATD对高阶系统虚拟控制量求导,避免了传统反演方法"微分膨胀"的问题。基于MATD设计干扰观测器,对模型不确定项进行精确估计,增强了控制器的鲁棒性。最后,通过实例仿真验证,该控制器对速度和高度指令具有很好的跟踪效果,且具有较强的鲁棒性。     

带三维落角约束的寻的导弹制导与姿控系统设计

针对带三维落角约束的寻的导弹制导与姿态控制系统设计问题,提出一种基于终端滑模控制和扩张状态观测器的六自由度制导控制系统设计方法。建立包含模型不确定项的寻的导弹六自由度质心与绕质心模型,设计内外双层环路六自由度制导控制系统框架;基于弹-目三维相对运动模型和坐标系转移矩阵建立以攻角和侧滑角为输入的三维全耦合导引方程,利用终端滑模控制方法和扩展状态观测器得到期望的攻角和侧滑角并将其转化为对应的俯仰、偏航和滚转角指令;根据线性形式的寻的导弹绕质心动力学方程,设计与俯仰、偏航和滚转角相关的滑模面向量,并利用终端滑模控制方法和扩张状态观测器得到寻的导弹的副翼偏角、方向舵偏角和俯仰舵偏角指令。六自由度数值仿真结果验证了该方法的有效性和鲁棒性,并证明了该制导控制系统设计方法能以较少的控制设计参数完成预设的制导控制任务。     

基于T-S模型的非线性系统主从控制器设计

针对同时具有输出和输入非线性的系统,通过中间虚拟控制量的设置,转化为两个非线性子系统的串联,从而简化系统结构并解决最终控制量不宜直接获取的问题。针对无人水面艇的航迹和横摇控制,设计了基于反演控制的从控制器,实现了输入非线性中虚拟控制量到舵角的映射,通过T-S模型将输出非线性系统,转化为线性时变系统,并考虑舵机的角度与角速度约束,设计了广义预测主控制器。该方法不仅简化了系统结构,同时仿真结果表明,所设计的主从控制器可以获得较好的控制效果。     

BTT控制系统半实物仿真方案 设计及试验结果分析

BTT控制系统半实物仿真试验以BTT试验器为背景,配合BTT控制技术研究可全面验证导弹控制系统设计。给出了半实物仿真试验方案、方法及试验结果分析,试验结果表明BTT控制系统设计满足最小侧滑(近似零侧滑角)倾斜转弯的技术指标要求,半实物仿真试验方法正确。     

基于Theta-D次优控制器设计的相对姿轨耦合控制

针对在轨服务航天器的快速机动和姿轨协同控制的特点,研究了基于姿轨耦合一体化模型的最优控制方法。建立了包括转动和平动的六自由度相对运动耦合非线性模型,连续偏心推力矢量既可以提供位置控制力,也可以输出姿态控制转矩。利用动态模型线性化方法和θ-D构造性优化算法给出相对运动姿轨耦合最优控制问题的数值解法,同时控制服务航天器相对位置和相对姿态,使其直线逼近一个失效慢旋目标。仿真结果证明,由于在动态优化问题中采用了构造性求解,所提方法在保证相对运动稳定和动态性能的前提下计算量小,对未来应用具有一定现实意义。     

考虑输入受限的高超声速飞行器预设性能控制

针对考虑输入幅值与速率受限的高超声速飞行器跟踪性能问题,提出基于受限指令滤波器的预设性能控制方案。为了提高系统瞬态和稳态性能,设计预设性能反演控制器,并通过设计新的性能函数使得跟踪误差超调量更小。引入指令滤波器来处理反演控制器设计中难以求导的问题。针对输入受限问题,构造一种受限指令滤波器来约束系统控制律,保证控制输入满足幅值和速率的限制要求,并进行相应的理论证明。另外,考虑系统参数不确定性与外界干扰,采用线性扩张状态观测器进行观测并补偿。基于Lyapunov稳定理论证明系统的所有跟踪误差最终一致有界。通过仿真验证该方法的有效性。     

导弹最优突防机动方式研究

将导弹的突防-拦截问题简化到某一平面上,基于此问题的非线性模型,确定了以突防导弹侧向机动为输入,拦截导弹脱靶量为输出的非线性状态方程.针对所研究问题的最优控制类型,构造了系统的Hamilton函数,并通过极大值原理,研究了在平面内导弹机动能力一定的情况下最优规避机动方式.对于简化后的系统线性模型,以机动方式的基波分量为输入,用伴随系统分析方法,通过拦截导弹脱靶量的稳态解,计算了最优的机动频率.