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基于Backstepping方法的液压主动悬挂最优控制及仿真

引言1车辆悬挂系统是车辆的重要组成部分,承受与传递作用于车体和车轮之间的力和力矩。与被动悬挂、半主动悬挂相比,主动悬挂依靠外界供给的能量,主动产生作用力,能大大改善车辆的乘坐性能和操纵性能。因此,自从1955年德国Federspiel-labrosse教授首次提出主动悬挂的概念以来,它一直受到国内外的广泛关注和研究[1]。半个世纪以来,线性理论在这个领域已经取得一些满意的结果[2,3],但是实际的车辆悬挂系统往往是非线性时变的,这在某种程度上限制了线性理论的应用;从20世纪90年代初至今,人们将非线性控制、预测控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等引入到悬挂系统控制设计中来,并提出许多新型控制方法来提高悬挂系统的性能,使得车辆主动悬挂控制理论得到进一步的发展[4-10]。许多已存文献特别是国内文献的结果中,有源元件——液压装置的动力学特性往往是假想其能提供理想作动力而忽略,或者将液压装置简化为线性环节来处理;而实际的液压作动器是...  (本文共4页) 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

车辆液压主动悬挂系统建模与控制

主动悬挂凭借其巨大的技术优势、广阔的应用前景,从诞生之初就倍受青睐,被称为代表未来车辆悬挂趋势的技术。特别是近些年来,它更是成为汽车工业领域的研究热点。同时,主动悬挂技术本身面临着巨大的技术挑战,在动力学、控制与应用方面有很多问题等待研究。本文针对车辆液压主动悬挂的建模与控制的相关问题进行了较为系统和深入的研究,包括液压主动悬挂的模型建立、最优控制与Backstepping方法相结合的级联控制、悬挂系统不确定性的自适应控制以及引入乘客-座椅模块后的悬挂系统分析。主要研究成果如下:1、车辆液压主动悬挂系统的非线性模型的建立。本文在深入研究液压作动器动力学的基础上,为了全面分析主动悬挂性能,从简单到复杂依次建立了详尽的二自由度1/4车辆悬挂模型、四自由度半车(1/2车)俯仰悬挂模型、七自由度全车悬挂模型以及考虑了乘客-座椅的六自由度半车俯仰悬挂模型。2、根据悬挂系统的结构特点,将系统分为外环和内环两个部分。在线性的外环,利用最优控制...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

《汕头大学学报(自然科学版)》2007年02期
汕头大学学报(自然科学版)

基于backstepping的一类多输入非线性系统的控制设计

0引言非线性系统的控制设计研究一直是控制理论研究的热点.唐功友等人[1]对非线性系统的研究取得了较好的成果.针对具有严格三角结构的非线性系统,Kokotovic及其合作者[2-3]提出了backstepping方法,由于其在设计控制器过程中的系统性和结构性而受到广泛关注,近年来,运用该方法研究非线性控制系统已经得到了很多的结果[4-6].值得注意的是,这些控制设计都是针对整个系统,而且要求系统必须满足严格三角结构或者间接满足三角结构.由于许多实际被控系统的复杂性和技术原因,特别是许多复杂的大系统,常常可以得到其某一子系统相对精确的模型,并且可以对其进行控制设计[7].一个有意义的控制问题是:如何根据已得到的子系统控制器来设计整个系统的控制器,目前这方面的研究还很鲜见.本文对此类控制问题进行了初步探讨,主要是运用backstepping方法,先设计出非线性系统的子系统控制器,再在该控制器的基础上推导出整个非线性系统的控制器.1问题...  (本文共7页) 阅读全文>>

《Earthquake Engineering and Engineering Vibration》2017年03期
Earthquake Engineering and Engineering Vibration

Study of a smart platform based on backstepping control method

1 IntroductionAnalyzing the structural behavior caused by differentexcitations is signifi cant in structural analysis.However,the defi nition of nonlinear behavior alone suggestsstructural yielding,or even structural damage,whichmakes the nonlinear model diffi cult to use for repetitivetesting.Moreover,structural control research requiresmultiple testing of a test structure for the evaluationof various control strate...  (本文共10页) 阅读全文>>

《中国水运(下半月)》2013年12期
中国水运(下半月)

基于Backstepping的船舶减摇鳍控制

引言船舶产生横摇运动时阻尼很小,故在风浪中会产生较强的横摇。过大的横摇会极大影响船舶航行性能和航行安全性,给人员和货物带来危险[1,2]。众所周知,减摇鳍是一种主动式减摇鳍装置,它能够有效地减小船舶横摇,提高船舶的耐波性、适航性、稳定性。而减摇鳍在鳍容量和鳍型以及相应的随动系统确定后的情况下,其减摇效果与采用的控制策略密切相关[3]。Backstepping是一种针对不确定性系统的系统化的非线性方法的设计方法,它是一种回归设计方法,即将Lyapunov函数的选取与控制器的设计相结合。从系统的最低阶次微分方程开始,引入逐步设计满足要求的虚拟控制概念,并最终设计并达到真正的控制率[4]。本文以减摇鳍系统非线性数学模型为研究对象,考虑执行机构(鳍机)的影响。采用Backstepping方法设计了非线性控制器,并利用Simulink工具箱进行了仿真研究。一、包含船舶有鳍机特性的减摇鳍系统中的非线性数学模型减摇鳍系统中的数学模型为:21x...  (本文共3页) 阅读全文>>

《控制理论与应用》2011年04期
控制理论与应用

基于backstepping方法的电子节气门控制

1引言(Introduction)电子节气门控制系统(electronic throttle controlsystem,ETCS)的基本目标是节气门开度能够又快又精确且超调尽可能小地到达期望的目标位置,使得电子节气门能够保留机械直连式节气门的优良响应特性且节气门挡板不碰撞限位.电子节气门系统的节气门开度并不完全由加速踏板位置决定,而是控制单元根据当前行驶状况下整车对发动机的全部扭矩需求,计算出节气门的最佳开度,从而控制电机驱动节气门到达相应的开度.因此,电子节气门控制系统的好坏将直接影响车辆的动力性,经济性以及排放性能,是汽车发动机电控系统的关键技术之一.从电子节气门控制算法的研究过程看,采用较早的是PID控制.文献[1]提出了一种基于模型的PID控制器设计方法,作者首先建立了电子节气门的数学模型,然后忽略模型中的非线性特性,利用频域法设定了PID控制器参数.考虑到电子节气门的非线性等因素,文献[2]提出了基于自适应模型的滑模...  (本文共7页) 阅读全文>>

《工业仪表与自动化装置》2009年05期
工业仪表与自动化装置

基于主动Backstepping方法的永磁同步电动机混沌运动的控制

0引言随着混沌学研究的深入,人们发现电机传动系统中的不规则运动与混沌现象具有相似之处,表现在对参数和初始条件的敏感依赖性,运动轨迹的不可预测性,不存在固定的周期轨道等方面。这种相似性激发了人们对电机传动系统中混沌现象的研究热情。由于交流传动系统是一个包含功率变换器、交流电机和反馈控制环节的非线性、多变量、强耦合的系统,建立适合混沌研究的非线性模型和实验都比较困难,因此目前该项研究仍处于起步阶段,以理论分析和仿真研究为主。在电机混沌现象的研究中,李忠等人在研究了永磁同步电动机模型后,经过变换得到了一个适合分析永磁同步电动机混沌运动的模型[1~3]。并且他们利用Lyapunov指数和容量维对该模型进行了分析,进一步验证了永磁同步电动机中混沌运动的存在性[4]。对于混沌现象的控制,理论研究中已经有大量控制方法,但其中很多方法并不一定能够直接运用于工程实际中的混沌系统。例如OGY方法,其理论是严密和完备的,但通常很难在实际系统中找到一个...  (本文共4页) 阅读全文>>