摘要：目前机械零部件可靠性设计大多以建立纯理论数学模型为目标,没有把当前工作部件的实测信息和参数渐变性融入到理论模型当中,给零部件的可靠性设计带来一定的误差。为了对既有零部件可靠性进行正确评估,该文在考虑零部件强度为独立增量过程的同时,计算了强度的自相关系数,并研究了载荷作用效应和强度的渐变特性,得到了计算零部件渐变可靠度的方法。将渐变可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,提出了基于实测信息的零部件渐变可靠性灵敏度设计的计算方法,给出各参数在任意时刻可靠性灵敏度的变化规律,分析了设计参数的改变对零部件可靠性的影响,为机械零部件结构设计和寿命预测提供了理论依据。

摘要：为解决传统车辆研究将纵向车速设为定值的问题,设计一种基于观测器的鲁棒增益调度故障诊断算法.首先,以纵向车速为调度变量,同时考虑执行器故障、模型不确定性以及外部干扰,在传统车辆模型基础上建立四轮转向线性变参数(linear parameter varying,LPV)数学模型.然后,对执行器故障进行状态重构,设计具有可变权重因子的鲁棒增益调度观测器,实现对车辆状态信息及执行器故障信号的双重估计.最后,选取双移线和蛇形工况,通过MATLAB/Simulink和Carsim联合仿真,结果表明,所设计的执行器故障诊断算法能有效处理车辆纵向车速的时变特性,在复杂工况下能及时快速地跟踪车辆的状态及故障信息,突破了原有传统车辆故障诊断算法的局限性.

摘要：针对柔性关节机械臂在扰动过大情况下难以实现高精确度轨迹跟踪的问题,提出一种基于奇异摄动的鲁棒控制方案。该方法不需要对连杆角加速度及其高阶导数进行计算,因此该方法不受高阶导数估计不准确的影响。首先,用奇异摄动法对原系统进行解耦,得到快慢两个异时间尺度的二阶子系统。然后,对慢子系统设计二次补偿控制律,用扰动观测器对扰动进行观测后,进行首次补偿;设计基于Hamilton-Jacobi-Issacs不等式理论的鲁棒控制器进行二次补偿,并证明当扰动有界时,系统跟踪误差将很快收敛于零。最后,对快子系统添加阻尼项,并通过Lyapunov稳定性定理与Lasalle不变性定理证明系统的稳定性。将所提控制方案与反馈线性化方案及奇异摄动PD控制方案相对比,结果表明,所提控制方案设计的系统具有较强的抗干扰能力及更好的动态、稳态性能。

摘要：针对车辆横摆角速度传感器故障问题,提出一种基于观测器的故障估计策略.首先,考虑由于轮胎侧偏刚度特性造成的不确定性以及系统中存在非线性干扰等因素,建立车辆四轮转向系统数学模型.然后,设计基于观测器的传感器故障估计策略,利用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法求解观测器增益.最后,通过Carsim与Simulink联合仿真验证所设计的传感器故障诊断策略的有效性.结果表明:在传感器发生故障时,该诊断策略能够对系统状态以及传感器故障具有良好的估计效果,能够为车辆安全稳定系统提供关键信息,并且对于下一步的传感器故障容错控制提供技术支持.

摘要：针对一类多输入多输出非匹配不确定离散系统,在状态不完全可测的情况下,设计了输出反馈滑模控制器.首先利用Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式技术,给出了滑动模面函数方程,并进行了稳定性证明;其次,为了减弱离散指数趋近律的抖振现象,给出了基于幂次函数趋近律的控制律设计和理论分析过程,最后根据仿真结果验证了该设计方法的可行性和有效性.

摘要：为解决脑卒中患者在主动康复训练过程中因患者个体差异导致的训练强度不足或过强问题,提出了一种基于模糊规则的上肢康复机器人自适应交互控制系统.针对不同病情患者的肌力差异,设计模糊自适应阻抗控制器.控制器基于人机交互力和系统误差,利用模糊推理对阻尼和刚度系数进行自适应调节,改变训练强度,实现康复机器人按需辅助控制.为保证康复训练过程中运动轨迹的准确跟踪,设计GA-FuzzyPID控制器,基于改进遗传算法对模糊规则隶属度函数和规则库进行优化,降低康复机器人轨迹跟踪误差.基于Matlab/Simulink对系统进行轨迹跟踪和自适应阻抗控制仿真实验.结果表明,轨迹跟踪实验中,GA-FuzzyPID控制器的轨迹误差相较于PID控制器和FuzzyPID控制器分别降低了55.9%和34.0%,有效提高了轨迹跟踪精度;自适应阻抗控制实验通过与固定阻抗方法进行对比,验证了所提自适应交互控制系统的有效性和可行性.

摘要：为提高执行器故障时车辆在复杂工况下运行的稳定性,针对不确定车辆电子稳定控制系统设计基于观测器的故障重构策略.考虑系统中的不确定因素,建立双输入双输出四轮转向系统车辆数学模型.构造增广系统,利用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式技术获得观测器增益矩阵.通过MATLAB/Simulink和Carsim联合仿真验证该方法的有效性.结果表明:在故障发生时,观测器的状态估计值与真实值之间存在一定偏差,但很快能够跟踪上车辆的实际运行状态,实现故障诊断的目的.与前轮转向系统相比,四轮转向系统能够显著增强高速运行时车辆的稳定性和安全性.

摘要：智能网联自动驾驶技术逐渐成熟,为交叉口日益严重的交通拥堵和能源浪费问题提供了新的解决方案.将交通信号控制与车辆轨迹优化相结合,可以有效提高通行效率和燃油效率.因此,针对混合交通流环境下的多车道交叉口,提出一种交通信号与车辆轨迹协同优化控制框架.首先,考虑到信号相序的动态变化和车辆变道的原因及其持续性影响,对车辆的纵向跟驰模型和横向变道模型进行改进;其次,以最小化车辆通行延迟和油耗为目标,提出交通信号与车辆轨迹协同优化控制方法,在交通信号的自适应控制下平滑车辆轨迹;此外,设计一种协同优化控制算法,以较低的计算量保证优化效率;最后,在不同的交通情境下进行数值仿真,结果表明所提出框架能够同时提高通行效率和燃油效率.相比交通信号或车辆轨迹的单独优化框架,所提出协同优化框架在通行延迟、油耗、安全性能和驾驶舒适度等方面均能产生更多的增益.

摘要：针对一类由交流电机驱动的弹性连杆式振动机械,研究了该非理想振动系统中的Sommerfeld效应。基于拉格朗日方程,引入交流电机的数学模型,建立了该振动系统的机电耦合动力学方程。应用平均法,推导了系统一次近似解析解及稳态运动时的电机运动方程。根据一次稳定性判别法,获得该系统的三个稳定性条件。通过对理论结果进行数值分析发现,交流电机驱动的非理想振动系统必须考虑机电耦合作用,因为其幅频特性曲线也具有硬式非线性特征。对存在转速跳跃现象的案例进行分析发现,其产生原因均是电机运动方程本身是超越方程,存在多根现象。需要将参数代入稳定性条件判断哪个状态是稳定的。上述理论结果通过时域仿真得到了验证。对质量、主振刚度、传动刚度、偏心半径和电机阻尼等系统参数进行了定量的数值讨论,可以为该类振动机械参数设计提供依据。

摘要：电动汽车行驶里程短、充电时间长是影响驾驶体验的关键.通过对电网、充电设备进行大规模升级的方法减少充电时间,成本昂贵,因此充分利用现有路网、电网资源,制定智能充电调度策略成为提高驾驶体验的重要手段.考虑到驾驶者对充电时间敏感度的异质性,提出具有差异化的调度策略以满足不同优先级驾驶者的需求.首先,为均衡不同优先级驾驶者的利益,提出一种基于动态截断机制的两优先级队列模型;其次,定义充电站的准入原则,保证高优先级驾驶者对预留桩的使用权及对空闲桩的优先抢占权;然后,提出基于截断机制的双层优化模型CCPQ(charging with cut-off priority queue),在顶层高优先级车辆与充电桩最优匹配的基础上,设计底层低优先级车辆的分配策略优化模型,将最小化低优先级驾驶者的总等待时间构建为凸优化问题;最后,通过仿真验证策略的有效性及优越性.