1037803制動(dòng)電動(dòng)汽車動(dòng)力編碼器秉銘

1037803制動(dòng)電動(dòng)汽車動(dòng)力編碼器秉銘DKV60-E2P00200線控電動(dòng)汽車狀態(tài)估算及路面識(shí)別研究”（編號(hào)：20121088）,從車輛動(dòng)力學(xué)原理出發(fā),對(duì)分布式轉(zhuǎn)向/驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行自上而下的分層式集成控制研究,以使整車在操縱性、穩(wěn)定性和路徑跟蹤能力方面實(shí)現(xiàn)全的動(dòng)力學(xué)響應(yīng),同時(shí)基于快速原型技術(shù)搭建全線控電動(dòng)汽車UFEV測(cè)試與控制平臺(tái),對(duì)所提出的觀測(cè)器與控制器進(jìn)行低速實(shí)車試驗(yàn)和模型在環(huán)驗(yàn)證。具體的研究工作可總結(jié)為如下幾個(gè)部分：1)針對(duì)分布式轉(zhuǎn)向/驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)系統(tǒng)*的底盤結(jié)構(gòu),采用快速控制原型技術(shù)搭建了全線控電動(dòng)汽車UFEV的中央控制器,設(shè)置六個(gè)并行執(zhí)行的定時(shí)循環(huán)對(duì)車載傳感器和執(zhí)行器統(tǒng)一進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、協(xié)調(diào)和記錄,從而為后文動(dòng)力學(xué)觀測(cè)算法與集成控制算法提供硬件載體；同時(shí)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理確定中低速下的基本駕駛模式（前輪轉(zhuǎn)向、四輪異向轉(zhuǎn)向、楔形轉(zhuǎn)向、原地轉(zhuǎn)向）,并使用有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)模式間的切換邏輯；實(shí)車試驗(yàn)的結(jié)果表明所搭建的中央控制器原型滿足實(shí)時(shí)測(cè)試與控制平臺(tái)的開發(fā)需求,并且實(shí)現(xiàn)整車在低速動(dòng)的功能。2)基于雙無軌卡爾曼濾波理論搭建了全線控電動(dòng)汽車的動(dòng)力學(xué)觀測(cè)器,用以在線獲知車輛的平面運(yùn)動(dòng)狀態(tài),以被底盤集成控制器所使用,同時(shí)準(zhǔn)確辨識(shí)出左右側(cè)車輪總的電機(jī)力矩值,并通過驅(qū)動(dòng)電流控制信號(hào)計(jì)算出兩側(cè)輪轂電機(jī)的等效力矩系數(shù),從而提高觀測(cè)和控制精度；對(duì)所提出的觀測(cè)器分別進(jìn)行離線仿真和實(shí)車驗(yàn)證,結(jié)果表明狀態(tài)估算模塊在前輪轉(zhuǎn)向和四輪轉(zhuǎn)向模式下很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)全線控電動(dòng)汽車縱向速度和側(cè)向速度的估計(jì),并且可以一定程度上過濾掉陀螺儀的信號(hào)噪聲,而參數(shù)識(shí)別模塊對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩的觀測(cè)也達(dá)到了非常高的準(zhǔn)確度。3)全線控電動(dòng)汽車憑借其靈活的底盤布置和*的可控自由度,是進(jìn)行動(dòng)力學(xué)集成控制的理想平臺(tái)。提出了一種基于模型的5層式底盤集成控制方法用以協(xié)調(diào)分布式轉(zhuǎn)向／驅(qū)動(dòng)／制動(dòng)系統(tǒng),終達(dá)到“穩(wěn)定性為主、操縱性為輔”的設(shè)計(jì)目標(biāo)：駕駛員控制層利用線性二自由度參考模型和瞄側(cè)向加速度模型以體現(xiàn)駕駛員對(duì)汽車操縱響應(yīng)的預(yù)期；車體運(yùn)動(dòng)控制層中引入多輸入多輸出的非線性滑?？刂破鱽碛?jì)算跟蹤駕駛員操縱指令所需的車體運(yùn)動(dòng)控制總力／總力矩,其中采用非奇異的終端滑模控制方法對(duì)橫擺運(yùn)動(dòng)的控制率進(jìn)行設(shè)計(jì)；在輪胎力分配層中使用八邊形約束對(duì)摩擦圓進(jìn)行線性逼近,并在分配過程中考慮軸荷轉(zhuǎn)移的影響,將分配過程分解為不多于3個(gè)包含線性等式與不等式約束的二次規(guī)劃問題,并設(shè)計(jì)合的目標(biāo)函數(shù),使輪胎的穩(wěn)定裕度在普通工況下達(dá)到大,而在極限工況下盡量提高汽車的操縱穩(wěn)定性；執(zhí)行器執(zhí)行層通過控制輪轂電機(jī)的驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)力矩以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)角來終實(shí)現(xiàn)輪胎力分配層輸出的目標(biāo)輪胎力。基于CarSim與MATLAB/Simulink聯(lián)合仿真以及UFEV實(shí)車場(chǎng)地試驗(yàn)的方式,驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)集成控制算法通過協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng),使汽車能夠較好地跟蹤目標(biāo)車速和理想橫擺角速度,符合設(shè)計(jì)要求。4)為了讓全線控電動(dòng)汽車獲得跟蹤性能,使汽車以變化的行駛速度通過一條已知的道路軌跡,采用非線性模型預(yù)測(cè)控制算法重新設(shè)計(jì)了駕駛員控制層與車體運(yùn)動(dòng)控制層,并基于空間變換原理將時(shí)域預(yù)測(cè)模型轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)目標(biāo)軌跡位置變化的空間動(dòng)力學(xué)模型,從而準(zhǔn)確獲得預(yù)測(cè)域內(nèi)的目標(biāo)參考軌跡；同時(shí)提出一種分層式結(jié)構(gòu)方案來改善空間模型預(yù)測(cè)控制的實(shí)時(shí)性能,利用終端滑?？刂品椒ǚ謩e實(shí)現(xiàn)非線性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)誤差和位置誤差在有*內(nèi)的；通過搭建駕駛模擬器對(duì)分層式路徑跟蹤控制算法進(jìn)行模型在環(huán)驗(yàn)證,結(jié)果表明該算法可以實(shí)現(xiàn)全線控電動(dòng)汽車對(duì)目標(biāo)軌跡的跟蹤,并證明了極限工況下變車速控制的意義。本文創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)針對(duì)傳統(tǒng)汽車電子控制單元僅可以實(shí)現(xiàn)某一特定的功能,根據(jù)全線控電動(dòng)汽車*的底盤結(jié)構(gòu),開發(fā)其中央控制器用以協(xié)調(diào)分布式轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)系統(tǒng),并為動(dòng)力學(xué)觀測(cè)與控制算法提供硬件載體,同時(shí)基于運(yùn)動(dòng)學(xué)原理設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單駕駛模式,從而實(shí)現(xiàn)整車低速下動(dòng)的功能。2)針對(duì)底盤電控系統(tǒng)需要準(zhǔn)確獲知車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),基于雙無軌卡爾曼濾波理論搭建了動(dòng)力學(xué)觀測(cè)器,用來過濾傳感器噪聲并準(zhǔn)確估計(jì)出全線控電動(dòng)汽車的縱向與側(cè)向速度,以被動(dòng)力學(xué)集成控制器所使用,同時(shí)在線辨識(shí)兩側(cè)輪轂電機(jī)的當(dāng)量力矩系數(shù),從而確保集成控制器的制效果。3)針對(duì)全線控電動(dòng)汽車分布式轉(zhuǎn)向/驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)的底盤系統(tǒng),基于非線性滑?？刂品椒ㄅc分配理論,提出了一套完整的動(dòng)力學(xué)集成控制體系,采用帶有不等式約束的線性二次規(guī)劃算法在輪胎附著極限內(nèi)充分發(fā)掘車輛的穩(wěn)定性能,設(shè)計(jì)合適的車輪轉(zhuǎn)角與力矩計(jì)算模塊以終保證車輛穩(wěn)定性系統(tǒng)的控制精度和效果,并通過終端滑?？刂品椒ㄟM(jìn)一步提升車輛橫擺運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)。4)針對(duì)全線控電動(dòng)汽車的路徑跟蹤問題,基于空間變換方法和非線性模型預(yù)測(cè)控制理論,提出了一種車體縱向與側(cè)向運(yùn)動(dòng)的聯(lián)合制算法,通過采用分層式控制結(jié)構(gòu)方案并重新引入運(yùn)動(dòng)控制層,算法的實(shí)時(shí)性能得到了改善,并且基于終端滑?？刂品椒▽?shí)現(xiàn)了非線性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)誤差和位置誤差在有*內(nèi)收斂的效果,終使車身的運(yùn)動(dòng)控制也

1037803制動(dòng)電動(dòng)汽車動(dòng)力編碼器秉銘DKV60-E2P00200 控制系統(tǒng)具有不確定性問題,提出一種基于云模型理論的多區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率自適應(yīng)PI控制方法。該方法以區(qū)域控制偏差量e作為云模型發(fā)生器的前件,PI控制器參數(shù)的整定值P和I作為云模型發(fā)生器的后件,建立適于負(fù)荷頻率控制的一維云模型PI控制器。同時(shí)分別從頻域和時(shí)域角度模擬不同情況下的負(fù)荷擾動(dòng),采用云模型控制器對(duì)PI控制器參數(shù)自調(diào)整,實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率控制。仿真結(jié)果表明,在滿足各種負(fù)荷擾動(dòng)情況下,所提方法可有效地跟蹤功率波動(dòng)所引起的頻率偏差,滿足負(fù)荷頻率控制指標(biāo),具有更強(qiáng)的抗干擾性和魯棒性,其控制效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PI控制器。速的發(fā)展,AUV正逐漸成為科學(xué)研究和軍事工業(yè)等領(lǐng)域采集觀測(cè)海洋環(huán)境特征數(shù)據(jù)的主要運(yùn)載平臺(tái)之一。然而,圍繞著提高水下機(jī)器人觀測(cè)質(zhì)量和導(dǎo)航定位能力的運(yùn)動(dòng)控制問題卻是復(fù)雜的。諸如建立水動(dòng)力模型、提高控制器的魯棒性等核心關(guān)鍵問題都需要同時(shí)被提出,并予以綜合解決。對(duì)水下機(jī)器人來講,動(dòng)力模型和*的控制方法是提高運(yùn)動(dòng)性能的兩個(gè)關(guān)鍵因素水動(dòng)力模型可以顯著降低模型參數(shù)的不確定性,進(jìn)而提高控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。然而,建水動(dòng)力模型的代價(jià)和成本通常是很高的。尤其是,當(dāng)水下機(jī)器人的外形相對(duì)復(fù)雜時(shí),獲取準(zhǔn)確的動(dòng)力和水動(dòng)力參數(shù)就顯得更加困難。水下機(jī)器人的水動(dòng)力特性是有別于陸地機(jī)器人和飛行器的。首先,經(jīng)本研究驗(yàn)證推得,水下機(jī)器人的動(dòng)力與水動(dòng)力模型是非線性的。其中,二次阻尼作用使得傳統(tǒng)控制器的性能顯著下降。其次,水下機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的動(dòng)力和水動(dòng)力特性是不確定的,往往與模型的標(biāo)稱值有較大出入。欠描述的動(dòng)力特征,部件老化或損壞等原因所引起的模型參數(shù)變化,以及外部環(huán)境風(fēng)、浪、流作用所引起的擾動(dòng)等,使得實(shí)際被控對(duì)象必然的存在諸多不確定性因素。后,傳感器自身噪聲與外部噪聲的攝入、信號(hào)傳輸信道的時(shí)間延滯和不可直接測(cè)量的重要系統(tǒng)狀態(tài),也嚴(yán)重的干擾了閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制響應(yīng)能力。在本研究所涉及的數(shù)次水下機(jī)器人競(jìng)賽中,PID （Proportional Integral Derivative）控制器在微型小質(zhì)量AUV的運(yùn)動(dòng)控制上,效果表現(xiàn)并不理想。綜上所述,本研究則更多的關(guān)注數(shù)值建模與魯棒控制方法相結(jié)合的思路。本文提出了一種基于水動(dòng)力模型的魯棒控制方法,并且不失一般性地將該方法應(yīng)用在法國CNRS 6285 （ENSTA Bretagne）實(shí)驗(yàn)室所運(yùn)行的CISCREA型水下機(jī)器人的航向控制器上。關(guān)于水動(dòng)力模型的建立,本文主張使用WAMIT、MCC、 ANSYS CFX和STAR CCM+等水動(dòng)力計(jì)算軟件獲取水下機(jī)器人的CFD （Computational Fluid Dynamic）模型。數(shù)值模型的估算過程中,本文重點(diǎn)推算了兩個(gè)關(guān)鍵的水動(dòng)力參數(shù),附加質(zhì)量（Added Mass）和阻尼（Damping）。研究中建立了CISCREA水下機(jī)器人的四自由度模型。針對(duì)CISCREA水下機(jī)器人的CFD計(jì)算結(jié)果,本研究還進(jìn)行了試驗(yàn)水池內(nèi)的拖曳實(shí)驗(yàn)對(duì)比。而關(guān)于運(yùn)動(dòng)控制,本研究則提出基于水動(dòng)力模型的魯棒控制方法。其方法的核心是利用帶有不確定性和非線性的CFD水動(dòng)力模型計(jì)算補(bǔ)償非線性阻尼作用所需的推進(jìn)扭矩,從而在控制器的角度上,推得一個(gè)帶有不確定性的線性水下機(jī)器人模型作為魯棒控制器設(shè)計(jì)的被控對(duì)象。