摘要：针对并联混合动力汽车模式切换过程中动力中断和扭矩波动对车辆驾驶性能的影响,提出一种由纯电动向混合驱动模式切换的协调控制方法.首先,根据切换过程动力学分析及控制目标,将该过程分为离合器接合前后两部分.然后,对前者设计干扰观测器估计并补偿扭矩干扰和模型不确定性,提出基于干扰补偿的协调控制策略,以消除干扰,实现发动机的快速起动、同步;对后者引入发动机扭矩延迟变量,并利用电机扭矩补偿发动机扭矩误差,设计基于电机补偿的扭矩切换协调控制策略,实现平滑切换.仿真结果表明,该控制策略与传统控制方法相比,冲击度降低50.5%,有效减小了扭矩波动,确保了模式切换的平顺性,提高了驾驶性能.

摘要：为提高整车燃油经济性,降低尾气排放,本文针对单轴联结式并联混合动力汽车(parallel hybrid electric vehicle,PHEV)提出了一种分层切换控制方法.首先,在分析发动机稳态效率和电池充放电内阻变化规律基础上,采用分层切换思想,制定了PHEV各运行模式间切换规则.然后,研究了不同目标运行模式下的能量分配策略,针对单一驱动模式和3种制动模式,设计了基于规则的转矩分配策略;针对混合模式,分别设计了行车充电/混合驱动模式下的Lyapunov优化功率分配策略以及驻车充电模式下的Willans line模型极值法功率分配策略.最后,仿真结果表明,所提出方法可确保发动机和电池工作在高效区.在UDDS+HWFET工况下,与电辅助策略相比,百公里油耗降低了40.82%,CH,CO和NOx的排放量分别减少了2.86%,4.41%和8.02%;与基于庞特里亚金最小值原理(Pontryagin’s minimum principle,PMP)的全局优化策略相比,百公里油耗降低了9.37%.

摘要：为更好地将过载指令协调分配给各执行机构,实现复合控制导弹的有效跟踪,提出一种过载指令动态分配策略.首先,建立轨控式直/气复合控制导弹俯仰通道数学模型,并对执行机构进行解耦.将过载指令1阶导数作为参考因素,设计了不同过载指令变化速率下直接力与气动力间过载的动态协调分配策略.然后,考虑气动过载跟踪时弹体姿态变化问题,设计了滑模控制器来跟踪气动过载并稳定弹体姿态.仿真结果表明,所设计的指令分配策略可实现过载的快速跟踪,与现有硬切换分配策略相比,跟踪精度提高了近4倍.

摘要：基于无耦合RR-RURU转动并联机构设计出一种新型踝关节康复机器人。利用螺旋理论对机构进行了运动输出特性分析和自由度计算;推导出机构动平台的姿态方程和角速度方程,讨论了机构满足运动学完全各向同性的结构条件;根据机构分支运动链的运动螺旋系的线性相关性,分析了机构的运动学奇异性并给出其奇异位形;研究了机构的工作空间,得到其可达工作空间的三维图形。绘制出新型踝关节康复机器人的CAD模型,利用临床医学步态分析数据(CGA)得到其输出角位移曲线,并对其动力学进行了虚拟样机仿真。研究结果为该新型踝关节康复机器人的样机试制提供了理论基础。

摘要：卒中后早期的被动康复训练可以促进患者脑神经重塑甚至重获肢体运动能力。多数上肢康复机器人中,只将参数化规则曲线作为被动训练的轨迹,没能融合康复医师的经验及患者的个体特征,缺乏3维个性轨迹的光滑优化;此外,训练过程中的安全柔顺交互的问题未得到解决。针对以上问题,本文基于新型末端牵引式3自由度上肢康复机器人开展轨迹个性化定制优化以及跟踪控制研究。首先,在笛卡尔空间应用导纳算法及力补偿策略实现理疗师对轨迹的定制。然后,用道格拉斯–普克法压缩原始轨迹数据得到型值点,保留初始轨迹的拓扑形状。接下来,用非均匀有理B样条曲线(non-uniform rational b–spline,NURBS)进行插值,并融合动态切换概率和t变异改进蝴蝶优化算法(butterfly optimization algorithm,BOA)优化拟合的轨迹。最后,设计基于径向基(radial basis function,RBF)神经网络的滑模自适应以及速度前馈加比例–积分–微分(proportional–integral–derivative,PID)的控制策略实现末端轨迹跟踪,并增加导纳–阻抗控制形成基于力阈值的多模式柔顺跟踪控制,保证人机交互力较大时患者的安全。结果表明:定制机器人末端轨迹的拖动力在5 N以内;改进的BOA算法具有更高的收敛速度和精度,优化的轨迹曲率和更小;轨迹跟踪控制策略可以将跟踪误差控制在6 mm内;模式切换在0.3 s内响应,能顺应较大交互力,从而提高训练的安全性。

摘要：在城市路况下,电池和超级电容复合电源电动汽车会对信号灯判断不准确而频繁起停,造成额外的能量消耗。基于智能交通系统中预知交通信号信息的应用场景,本文提出了一种分层能量管理方法。首先,根据交通信号信息,上层车速设计策略优化车速,得到车辆经济参考车速,避免车辆在信号灯区域频繁起停。其次,基于经济参考车速,设计了一种基于非线性模型预测控制的下层能量管理策略,合理分配电池及超级电容的功率输出,并有效跟踪经济参考车速,降低电池功率的变化率。最后,对所提出的车速设计和能量管理策略进行仿真分析,并搭建实验平台进行验证。研究结果表明:分层能量管理策略使等效燃油经济性提高了3.24%,降低了电池能耗,并且减少了车辆急加速或急减速情况,提高了驾驶舒适性。

摘要：针对并联式混合动力汽车(Parallel Hybrid Electric Vehicle,PHEV)在行驶过程中易产生转矩波动,提出了基于综合的模式切换协调控制方法。通过对整车传动系统动力学分析,将PHEV从纯电动切换至发动机驱动过程分为离合器滑摩Ⅰ、离合器滑摩Ⅱ、转速同步和转矩协调4个阶段。基于μ综合鲁棒控制理论,对离合器滑摩Ⅱ和转速同步阶段,设计满足鲁棒约束条件的发动机转速跟踪控制器Ke;对转矩协调阶段,综合考虑系统各种干扰,设计鲁棒性能较优的电机转矩补偿控制器Km。最后,在Matlab/Simulink平台上进行了仿真分析,结果表明,所设计控制策略在模式切换过程中,与国家冲击度限制推荐值17.64 m/s^3相比,整车冲击度下降了10.64 m/s^3,有效保证了动力传递的平稳性。

摘要：针对燃料电池混合动力汽车中燃料电池、电池、超级电容的能量分配问题,提出一种分层能量管理策略。该策略分为上下两层,上层依据燃料电池效率、电池SOC值和需求功率,设计基于规则的控制策略,优化燃料电池的能量输出;下层依据电池和超级电容特性,设计滑动平均滤波算法,使电池平稳输出能量。最后,在UD-DS+HWFET工况下对该策略进行仿真,结果表明,与Advisor自带能量管理策略相比,该策略能更合理地分配能量源的能量输出,燃料电池效率提升0.17%,氢气消耗量减少4.37%。

摘要：为了防止并联混合动力汽车模式切换过程中发生扭矩波动,提出了一种基于干扰补偿的切换快速终端滑模控制方法。首先,在对整车动力结构和驱动模式分析的基础上,根据由纯电动模式向混合驱动模式切换过程中3个阶段内干扰量的不同,分别设计了干扰观测器估计各阶段干扰,将得到的估计值作为系统控制输入。其次,利用快速终端滑模控制和电机补偿发动机扭矩误差的方法,对各阶段干扰估计量进行补偿,通过构造Lyapunov函数证明控制系统的稳定性。最后,对所设计方法分别进行仿真和试验。研究结果表明:该方法在保证整车动力性的同时,确保了模式切换的平顺性,试验的整车最大冲击度降低了52.37%,提高了驾驶性能。

摘要：针对混合动力汽车在模式切换过程中,由于离合器的结合/分离易产生较大冲击度和滑磨功,提出一种模型预测切换协调控制方法。在进行动力学分析基础上,建立预测模型。以电机驱动下的速度响应作为目标转速,构造目标函数,考虑其非可行解问题、动力部件物理约束以及最大冲击度限制要求,引入松弛因子,设计状态约束条件,保证其解的可行性与切换平顺性,实现较小冲击度与滑磨功。同时,引入预测误差,对预测值进行反馈校正,以提高控制精度;将所提策略转化为在线二次规划问题,便于计算机实现。仿真验证结果表明,所提协调控制策略与传统策略相比,冲击度与滑磨功明显降低,保证了切换平顺性,提高了驾驶性能。