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矿用自卸车半主动油气悬架动力学特性及其控制策略研究

矿用自卸车半主动油气悬架动力学特性及其控制策略研究

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作者：郁程程中国矿业大学

学位级别：硕士

目前重型矿用自卸车使用的都是被动式油气悬架,由于露天矿区道路条件极差,传统的被动式油气悬架难以保证车辆的平顺性。本文基于某重型矿用自卸车平台,提出了一种电磁阀控式半主动油气悬架。建立半主动油气悬架仿真模型,分析其非线性刚... 详细信息

目前重型矿用自卸车使用的都是被动式油气悬架,由于露天矿区道路条件极差,传统的被动式油气悬架难以保证车辆的平顺性。本文基于某重型矿用自卸车平台,提出了一种电磁阀控式半主动油气悬架。建立半主动油气悬架仿真模型,分析其非线性刚度特性与不同驱动电流下的非线性阻尼特性。随后建立矿用自卸车多体动力学模型并设计了基于bp-adrc的半主动悬架控制器,通过联合仿真分析了不同工况下半主动油气悬架的平顺性。论文主要研究内容如下:（1）基于液压理论与流体力学知识,建立了半主动油气悬架压缩行程和拉伸行程的非线性数学模型,采用MATLAB/Simulink建立半主动油气悬架的仿真模型,通过仿真得到了半主动油气悬架的非线性刚度特性,非线性刚度特性保证了车辆的平顺性,并对不同驱动电流下半主动油气悬架的阻尼特性进行了对比分析,仿真结果表明阻尼力会随着悬架行程速度的增大而增大,随着控制电流的增大而减小,阻尼特性呈现明显的非线性关系,能快速衰减振动。（2）建立了矿用自卸车前桥及转向系统、后桥系统、车架及动力总成系统、车身系统、驾驶室及座椅、悬架系统的三维模型,通过分析各个部件的连接关系,施加相应约束,在ADAMS中建立矿用自卸车多体动力学模型,并结合谐波叠加法拟合了D级随机路面谱,建立了3D随机路面与脉冲路面输入模型,最终建立包含路面输入的矿用自卸车多体动力学模型。（3）对组成adrc的跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律进行理论推导,建立了二阶adrc控制器,分析了adrc的参数整定规律,并针对其参数难以整定的问题,采用bp神经网络对其部分参数进行优化,设计了整车四个半主动油气悬架的bp-adrc控制器,并在MATLAB中建立了控制器模型。（4）采用ADAMS与MATLAB联合仿真方法,分别在D级随机路面和脉冲路面输入及满载和空载工况下,对adrc和bp-adrc半主动油气悬架进行平顺性联合仿真。仿真结果表明:相较与传统被动油气悬架,adrc架和bpadrc半主动油气悬架能明显降低座椅的振动加速度,提高车辆的平顺性,并且bp-adrc控制的改善效果要优于adrc控制。该论文有图63幅,表13个,参考文献92篇。

关键词：矿用自卸车半主动油气悬架多体动力学 bp-adrc 平顺性

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面向高速机动目标的空空导弹末制导与控制问题研究

面向高速机动目标的空空导弹末制导与控制问题研究

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作者：朱明宇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

空空导弹是当前和未来空战的主要武器,相比于其他导弹武器,其尺寸更小,携带方便,适用于多种作战目标,具有较高的机动性。空空导弹新型作战目标的类型不断增加,目标的性能也大幅度地提升,对空空导弹的大机动能力和精确制导能力提出了严... 详细信息

空空导弹是当前和未来空战的主要武器,相比于其他导弹武器,其尺寸更小,携带方便,适用于多种作战目标,具有较高的机动性。空空导弹新型作战目标的类型不断增加,目标的性能也大幅度地提升,对空空导弹的大机动能力和精确制导能力提出了严峻的挑战。AIM-120导弹作为美军第四代空空导弹的杰出代表,经过几个型号的改进和迭代,其性能始终在中距空空导弹中名列前茅,以AIM-120为原型,针对当前和未来空战中的高机动目标,研究其制导控制系统设计,对我国新一代高性能空空导弹的研制具有一定的参考价值。首先通过参考美方目前已公开的AIM-120导弹资料,给出了AIM-120导弹的外形尺寸和主要参数,在此基础上建立了北天东坐标系下AIM-120导弹的动力学和运动学模型。针对几种典型的目标规避机动模式,建立其运动学模型,为后文弹-目相对运动建模和制导控制律设计打下基础。然后推导了制导系统的状态方程。利用NDOB观测器给出目标加速度的估计值,作为制导系统的前馈项,给出了改进后的制导指令。针对滑模抖振问题,设计了一个能够代替符号函数的连续时变函数,改善了滑模控制器的性能。设计了末制导的仿真场景,针对几种不同机动模式目标,仿真对比了本文设计的有限时间滑模制导律与传统的比例导引制导律的制导效果,验证了本文设计的末制导律对于拦截大机动目标的有效性。最后,设计计算了几种机动目标的进入角水平攻击区,对实际空战有一定的参考价值。以俯仰通道为例,推导了姿态控制系统模型,给出了自抗扰姿态控制器的设计结果,并进行了参数整定。针对整个末制导过程中,非线性状态误差反馈模块采用固定的参数值导致控制效果不理想的问题,提出了一种基于bp神经网络的导弹姿态自适应自抗扰控制方法。最后,在理想工况下通过仿真对比,证明了bp-adrc姿态控制器的控制效果优于adrc姿态控制器,并在系统存在内外扰动的情况下,仿真验证了本文设计的控制系统的鲁棒性和抗干扰性。最后,对所设计的有限时间滑模变结构制导律和bp-adrc自抗扰控制器进行六自由度联合仿真,设置与前文相同的仿真工况,在目标不同机动模式下,验证了本文的制导控制系统能够对不同机动模式的高速机动目标实现拦截。

关键词：空空导弹高速机动目标制导控制有限时间滑模制导 bp-adrc

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