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文献类型

2 篇 学位论文

馆藏范围

2 篇 电子文献
0 种 纸本馆藏

日期分布

学科分类号

2 篇 工学
- 1 篇 机械工程
- 1 篇 动力工程及工程热...
- 1 篇 交通运输工程

主题

2 篇 鲁棒控制
2 篇 混合不确定性建模
2 篇 h∞控制
1 篇 主动控制算法
1 篇 车辆油气悬架
1 篇 μ分析与综合
1 篇 发动机

机构

2 篇 上海交通大学

作者

1 篇 范承德
1 篇 孙涛

语言

2 篇 中文

检索条件"主题词=混合不确定性建模"

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详细简洁

排序：

基于混合不确定建模的发动机怠速鲁棒控制研究

基于混合不确定建模的发动机怠速鲁棒控制研究

引用

作者：范承德上海交通大学

学位级别：硕士

怠速工况是发动机的重要工况之一,与发动机的排放水平、能源消耗有密切的关系。怠速工况时由于汽车空调压缩机、动力转向器、自动变速器等装置的加载是突变的,这些扰动因素打破了发动机原有的稳定运行,出现了较大的转速波动。严重时甚... 详细信息

怠速工况是发动机的重要工况之一,与发动机的排放水平、能源消耗有密切的关系。怠速工况时由于汽车空调压缩机、动力转向器、自动变速器等装置的加载是突变的,这些扰动因素打破了发动机原有的稳定运行,出现了较大的转速波动。严重时甚至引起熄火现象。因此在满足日益严格的排放法规的前提下,保持发动机在怠速工况运行的稳定性显得尤为重要。影响发动机怠速的因素很多,如:系统具有不确定的滞后时间,传感器信号测量的干扰和噪声,运行环境的状态,以及随着老化、磨损出现的各控制参数数值的变化等,这些因素都使得对发动机的控制增加了不确定性。由于常规的控制方法需要提供发动机精确模型,无法实现对发动机怠速工况的控制;鲁棒控制理论因具有实现在不确定性控制的特点,因此适用于怠速转速的稳定性控制。本文在发动机简化模型的基础上,将鲁棒控制理论应用到了发动机的怠速控制上。论文的主要内容包含了以下三个部分: 1.首先建立了发动机的模型,并对其做了不确定性分析。首先,以四缸发动机为研究对象,根据其实际的工作过程,将整个发动机分成节气门、进气歧管、空气质量流量、压缩冲程等几个部分分别建立模型,验证和调试了模型的可靠性。并做了发动机怠速突加载荷下的仿真分析。然后针对发动机在怠速工况下运转时,各种因素对稳定性的影响做了不确定性分析。 2.应用鲁棒控制H∞理论,在简化的标称模型的基础上,采用频率加权函数方法设计了怠速控制器。为了测试H∞控制理论的控制效果,在简化的发动机模型基础上,又设计了发动机怠速控制常用的PI控制器,仿真结果表明H∞控制的控制效果明显比PI控制要好。 3.应用μ分析控制理论对发动机模型进行了参数不确定性分析和未建模动态分析,设计了怠速控制器。首先,调用了MATLAB中鲁棒工具箱内函数,分别运用结构奇异值μ分析理论、H∞控制理论和线性矩阵不等式分析了发动机标称模型,将结果进行对比分析。然后,运用D-K迭代分析了带有不确定性的广义的发动机模型,通过编程迭代设计出了μ综合控制器,其结果比较证明在存在着广义的混合不确定性的前提下,μ综合控制相对于H∞控制控制效果更好。本文在综述目前常用的发动机怠速控制方法的基础上,提出了两种新的控制方法:鲁棒控制H∞理论和μ分析与综合方法来控制发动机怠速。研究表明:这两种新的控制方法较常用的控制方法在响应过渡时间短,超调量小,抗干扰能力强。H∞理论在系统的稳定性方面表现良好,而μ分析与综合方法则能更好地兼顾系统的鲁棒稳定性和系统性能。

关键词：发动机混合不确定性建模鲁棒控制 H∞控制 μ分析与综合

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基于混合不确定建模的车辆油气悬架特性及鲁棒控制研究

基于混合不确定建模的车辆油气悬架特性及鲁棒控制研究

引用

作者：孙涛上海交通大学

学位级别：博士

悬架系统对车辆行驶的平顺性和安全性起到至关重要的作用,特别是军用车辆,悬架系统设计时必须考虑车辆能够快速通过较差的路面以便提高部队的机动性和快速反应能力,这对车辆的悬架系统提出了很高的要求。目前常用的悬架系统中,油气弹簧... 详细信息

悬架系统对车辆行驶的平顺性和安全性起到至关重要的作用,特别是军用车辆,悬架系统设计时必须考虑车辆能够快速通过较差的路面以便提高部队的机动性和快速反应能力,这对车辆的悬架系统提出了很高的要求。目前常用的悬架系统中,油气弹簧悬架系统以其优越的非线性特性和良好的减振性能使车辆平顺性得到很大的提高。本文结合总装备部“十五”预先研究项目《军用工程机械油气悬架技术研究》及高等学校博士学科点专项科研基金《基于非线性刚柔耦合多体模型车辆主动悬架系统设计研究》(20020248042),针对油气悬架的特性及其控制方面的关键问题,如被动油气悬架减振特性、非线性特性对车辆平顺性的影响分析和改进潜力,以及由于模型内部不确定性和外部扰动而引出的主动悬架鲁棒控制算法设计和干扰抑制等问题；提出了基于混合不确定建模的油气悬架减振特性及鲁棒控制研究的博士研究课题。论文的主要研究工作包括两大部分:\n 一、在回顾油气悬架及其主动控制算法的研究现状和设计关键问题的基础上,以某军用轮式工程车辆被动油气悬架为研究对象,根据其实际结构建立了该油气悬架的非线性数学模型,并对油气悬架刚度特性和阻尼特性进行了仿真和试验分析；在非线性车辆模型的基础上,进行了车辆的行驶平顺性分析,结果表明了油气悬架渐增性可变刚度特性和非线性阻尼特性对车辆行驶平顺性的改善程度,并预测了油气悬架参数变化对系统性能的影响；同时,以该军用工程车辆为对象,对悬架的刚度和阻尼设计参数进行了初步的优化,为被动油气悬架的改进设计提供了理论依据。\n 二、在对被动油气悬架特性研究的基础上,本文对其主动控制系统的鲁棒控制器设计问题进行了系统的研究。\n 首先,建立了包含主动控制系统特性在内的油气悬架非线性动力学模型并在伺服阀工作点进行了线性化处理。在对模型内部不确定性及外部扰动分析的基础上,采用H∞鲁棒控制方法,基于名义模型应用频率加权函数设计了主动悬架的H∞控制器。通过对随机路谱和确定性路面输入的响应分析可知,H∞控制系统显著地降低了人体垂向敏感频带范围内的加速度水平。同时,应用结构奇异值(μ)理论分析了闭环系统对混合型模型不确定(参数不确定和未建模动态)的鲁棒性,并进一步分析了闭环系统对不同摄动的鲁棒性强弱问题。\n 其次,应用线性分式变换理论建立了包含参数不确定性和执行器未建模动态不确定性在内的主动悬架混合不确定系统模型。利用鲁棒μ综合控制方法,在建模之初对不确定性加以考虑,将模型不确定性中的已知可用结构信息从反馈连接中分离出来,并构造虚拟不确定块将系统性能加入不确定块结构中,通过D-K迭代过程,设计出了复数μ综合鲁棒控制器。并首次应用混合μ分析的方法降低了复数μ综合控制器设计的鲁棒保守性。仿真结果表明,当存在广泛意义的有界混合型模型不确定的条件下,与H∞控制系统相比,鲁棒μ综合控制主动悬架的鲁棒性能更好。\n 最后,为同时利用H∞控制鲁棒性较强的优势和H2控制时域性能度量较好的特点,本文研究了混合H2/H∞范数度量意义下的主动悬架控制问题,以便达到兼顾系统时域和频域综合性能指标的目的。将系统输出分为性能输出和约束输出两部分,并用H2范数和H∞范数分别加以度量,利用基于线性矩阵不等式区域极点配置的方法设计了混合H2/H∞控制器。

关键词：车辆油气悬架混合不确定性建模鲁棒控制 H∞控制主动控制算法

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