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宇航学报 2013年第6期34卷 748-754页

作者：楚中毅任善永北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院惯性技术重点实验室北京100191

在空间探测任务中,为了避免卫星平台剩磁对空间待测信息的干扰影响,需采用轻质的伸杆机构支撑各类探测载荷远离卫星本体,而伸杆的弹性振动不可避免地会耦合作用到卫星本体,从而降低卫星本体的姿态控制精度和稳定度。针对此问题,提出了... 详细信息

在空间探测任务中,为了避免卫星平台剩磁对空间待测信息的干扰影响,需采用轻质的伸杆机构支撑各类探测载荷远离卫星本体,而伸杆的弹性振动不可避免地会耦合作用到卫星本体,从而降低卫星本体的姿态控制精度和稳定度。针对此问题,提出了一种基于伸杆最优指令整形结合本体自适应扰动抑制滤波器的复合振动控制策略,即采用指令整形技术抑制柔性伸杆的弹性振动,同时设计自适应扰动抑制滤波器进一步抵消柔性伸杆残余振动对本体的干扰影响,最后在搭建的半物理仿真实验平台上对控制方法进行了实验验证。结果表明:此方法在有效抑制柔性伸杆残余振动的基础上,通过干扰抵消和抑制的控制策略可显著提高此类航天器的姿态控制精度和稳定度。

关键词：柔性伸杆振动抑制最优指令整形器自适应扰动抑制滤波器半物理仿真实验

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全捷联图像导引头视线角速率精度分析

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仪器仪表学报 2015年第7期36卷 1479-1487页

作者：孙婷婷储海荣郭立红陈阳张百强张跃贾宏光中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100039

为分析全捷联图像导引头视线角速率精度影响因素,提出了视线角速率精度分析算法。首先,提出了视线角速率解耦算法;其次,根据误差理论详细分析了视线角速率各误差源的误差灵敏度并提出了精度计算方法;再次,分析了体视线角、弹体角速率、... 详细信息

为分析全捷联图像导引头视线角速率精度影响因素,提出了视线角速率精度分析算法。首先,提出了视线角速率解耦算法;其次,根据误差理论详细分析了视线角速率各误差源的误差灵敏度并提出了精度计算方法;再次,分析了体视线角、弹体角速率、姿态角与体视线角速率等误差形成机理与精度影响;最后,建立了半物理仿真实验系统进行算法验证,结果表明,视线高低角速率与方位角速率的估算精度分别为0.273°/s与0.235°/s,实验结果分别为0.281°/s与0.242°/s,相对误差分别为2.85%与2.89%,验证了视线角速率精度估计算法的正确性与精确性。研究结果可以用于全捷联图像制导控制系统总体设计过程,并为视线角速率精度估计与指标分配提供理论依据。

关键词：全捷联图像导引头视线角速率精度误差灵敏度半物理仿真实验

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活塞发动机传感器信号模拟及误差分析

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西北大学学报（自然科学版） 2023年第1期53卷 53-60页

作者：陆晓磊钱政张秦岭北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航空航天大学无人系统研究院北京100191

为解决无人机半物理仿真实验中活塞发动机参数长时输入问题,提出了一种轻量级便携式多传感器信号模拟系统解决方案。设计实现了触摸屏人机/MCU/信号模拟模块的三级结构,以某型活塞发动机为模拟对象,搭建了信号模拟系统,可简单方便地实... 详细信息

为解决无人机半物理仿真实验中活塞发动机参数长时输入问题,提出了一种轻量级便携式多传感器信号模拟系统解决方案。设计实现了触摸屏人机/MCU/信号模拟模块的三级结构,以某型活塞发动机为模拟对象,搭建了信号模拟系统,可简单方便地实现各参数排程输出;设计了电路模拟方法,可对热电阻、热电偶、4~20 mA电流信号、转速脉冲信号及开关量信号等进行模拟;对其中部分易受干扰信号进行了误差分析,给出误差计算公式和误差值估算,验证了系统的可行性。该系统可替代发动机作为各个长时试验的信号源,不仅大大节约了试验成本,还有利于进一步拓展试验边界。

关键词：半物理仿真实验活塞发动机传感器信号模拟误差分析

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面向电动汽车的永磁同步电机高效率控制策略研究

面向电动汽车的永磁同步电机高效率控制策略研究

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作者：张冰南京理工大学

学位级别：硕士

随着能源危机和环境污染问题的日益严峻,节能环保成为汽车产业发展的主题,也是促进可持续发展的重要保证。以纯电动、混合动力以及燃料电池汽车为代表的电动汽车正是未来绿色环保汽车的最佳选择,也是我国新兴的战略产业。作为电动汽车... 详细信息

随着能源危机和环境污染问题的日益严峻,节能环保成为汽车产业发展的主题,也是促进可持续发展的重要保证。以纯电动、混合动力以及燃料电池汽车为代表的电动汽车正是未来绿色环保汽车的最佳选择,也是我国新兴的战略产业。作为电动汽车的主要动力来源,永磁同步电机以其优良的功率密度、扭矩密度和转化效率成为车用电机的最佳选择。为了进一步降低能耗,减少碳排放,增加电动汽车的续航里程,本文将从永磁同步电机的控制策略出发,对电机驱动系统的效率优化问题进行深入研究。首先,从电机的数学模型和矢量控制入手,在考量各类高效率控制策略后,采用以注入法为基础的MTPA控制策略作为主要研究目标。在对最优电流角度跟踪原理和功率响应信号进行分析的基础上,完成永磁同步电机高效率控制算法的设计。同时为了应对电动汽车驱动扭矩频繁变化的特点,通过深入分析最优电流角度的预期调整量与响应信号之间的关系,提出了阶跃角度补偿算法。所提算法保持了原算法参数无关的特点,并在保证稳定性的基础上,进一步提高算法的响应速度。其次,通过MATLAB/Simulink搭建以JMAG-RT为核心的电机仿真模型和对应的控制算法模型,对以高频注入法为基础的MTPA控制策略进行了原理验证和动态加载实验,并根据对仿真结果的分析提出优化方案。之后对阶跃角度补偿策略与原注入法进行相同工况下的对比仿真实验,验证了该算法的可行性,能够提高MTPA轨迹的跟踪速度,更加快速稳定地将电机调整到高效工作点。最后,使用LabVIEW在PXI平台上搭建电机实时仿真环境以及数据交互系统,并以STM32F4作为主控芯片编写电机控制程序,完成了硬件在环平台的设计工作。并通过电机基础矢量控制对硬件在环平台进行调试和验证,确保实时仿真模型的精度和准确性。在此基础上,对控制策略进行半实物仿真实验,验证了算法的有效性,并结合硬件在环的实验结果和调试中遇到的问题,对影响实验结果的因素进行深入分析与总结,为今后的半物理仿真实验平台开发以及实物实验提供借鉴。

关键词：电动汽车永磁同步电机高效率 MTPA 高频信号注入阶跃角度补偿半物理仿真实验

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面向转向特性改善的四轮驱动电动汽车扭矩分配控制研究

面向转向特性改善的四轮驱动电动汽车扭矩分配控制研究

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作者：单丹凤南京理工大学

学位级别：硕士

能源危机和环境污染作为当今世界面临的两大难题,严重制约着人类社会的持续高速发展。针对交通运输领域,我国政府在《国民经济和社会发展第十二个五年规划》及《节能与新能源汽车发展规划》中明确指出,电动车辆将是未来国际车辆节能减... 详细信息

能源危机和环境污染作为当今世界面临的两大难题,严重制约着人类社会的持续高速发展。针对交通运输领域,我国政府在《国民经济和社会发展第十二个五年规划》及《节能与新能源汽车发展规划》中明确指出,电动车辆将是未来国际车辆节能减排的最佳选择,是我国战略性新兴产业。电动汽车四轮驱动结构从控制角度看属于过驱动系统,不仅能够实现诸如车道保持、倒车辅助、自动驻车等驾驶辅助功能,还能实现防抱死控制、牵引力控制和车身稳定控制等主动安全控制,从而最大限度提高车辆的操纵稳定性。本文研究对象为四轮驱动电动汽车,以改善车辆动态转向特性为目标来开展多执行器扭矩分配控制研究,提出了一种新颖的过驱动系统扭矩分配控制策略。首先,使用MATLAB/Simulink软件建立整车十四自由度数学模型。在典型工况下,基于车辆动力学专业软件CarSim提供的高精度车辆模型验证该数学模型的准确性,为后续控制策略开发与验证提供模型基础。接着为本文扭矩分配控制系统开发了车辆行驶状态观测器,包括汽车质心侧偏角、车速、实时轮胎力和路面附着系数等重要参数,并基于CarSim-Simulink联合仿真平台验证了观测器的有效性。然后采用分层控制结构,设计面向转向特性改善的扭矩分配控制策略。其中,上层横摆运动控制器以二自由度车辆模型输出的横摆角速度和质心侧偏角为联合控制目标,采用滑模控制方法得到期望横摆力矩值。下层扭矩分配控制器将该期望值作为控制目标,以电机的扭矩作为输入量,提出了一种充分考虑轮胎特性的纵向力分配机制。通过与现有扭矩分配算法进行仿真和实验对比,说明了本文方法的有效性和优越性。为了确保上述控制系统完整性,本文还针对电机执行层提出了一种底层车轮防滑控制策略。该方法基于车身数据融合计算四轮参考加速度,并从抑制车轮加速度角度着手进行车轮防滑。通过仿真验证了参考加速度的可靠性以及该防滑方法的有效性。最后,对本文提出的面向转向特性改善的扭矩分配控制策略进行半物理仿真实验。以相同工况下的仿真结果作为参考,深入分析实验结果。客观评价本文开发的四轮驱动电动车半物理仿真实验平台,并从多个角度对实验效果影响因素加以分析总结,为今后四轮驱动电动车实验系统开发奠定基础。

关键词：四轮驱动电动汽车转向特性主动安全控制扭矩分配滑模控制车轮防滑半物理仿真实验

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面向物流配送的无人机智能调度方法研究

面向物流配送的无人机智能调度方法研究

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作者：丁通天津大学

学位级别：硕士

物流配送一般指从物流中心配送到客户的服务,是整个物流的末端环节,包括快递、外卖、医疗药品、应急救援物资等配送场景。近年来,人们对于物流配送时效性的要求越来越高,目前物流配送主要使用骑手或车辆方式。但在当前越来越复杂的交通... 详细信息

物流配送一般指从物流中心配送到客户的服务,是整个物流的末端环节,包括快递、外卖、医疗药品、应急救援物资等配送场景。近年来,人们对于物流配送时效性的要求越来越高,目前物流配送主要使用骑手或车辆方式。但在当前越来越复杂的交通环境下,采用该种方式往往会因多次绕路或交通高峰拥堵而使得配送时间延长,无法满足配送时效性要求。随着近年来无人机的快速发展和功能完善,其空中直线运载能力和能够避开复杂地面交通的特点使其成为研究机构和物流配送领域相关公司关注的焦点。现有的无人机物流配送多应用于固定两点间配送的情况,无人机只能在该条航线运行,不能随任务的变化进行自动调度,没有发挥出有限运力资源的更大潜力,主要原因是缺少成熟的无人机调度数学模型和适用的智能调度算法,没有成熟而高效的无人机智能调度系统,因此有必要针对物流配送场景下的无人机智能调度方法问题进行研究,以提升运力资源的利用。本文首先对无人机在物流配送领域的应用场景进行分析,以订单任务总时间成本和超时惩罚为目标函数,考虑无人机冲突风险、机场状态时间窗等限制条件构建了无人机调度模型。其次,在现有单亲遗传算法基础上,对编码设计及基因操作阶段进行了优化和改进,使之适用于无人机调度模型,对订单任务的最优执行顺序进行解空间搜索。再次,制定了基于时间片搜索的时间窗分配策略,依据任务执行顺序解算获取执行各任务的无人机、具体执行时间等调度结果,并计算得到当前任务执行顺序的适应度函数,将其返回给改进单亲遗传算法进行选择迭代。然后选择实际的外卖配送数据进行抽象分析,在仿真环境下对本文建立的模型和改进算法的有效性和可行性进行了初步验证。最后,建立无人机调度半物理仿真实验平台,模拟真实场景进行建模、订单动态添加,分别选取前序无遗留任务、前序有遗留任务的订单和多批次连续输入的订单数据进行无人机调度飞行实验,并与传统的优先级排序方式进行对比,验证改进算法的优越性。同时与骑手配送方式进行对比,证明了本文建立的无人机调度模型及智能算法在实际物流配送中对时效性的提升。

关键词：物流配送无人机调度模型智能调度算法时间窗分配半物理仿真实验

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