电惯量模拟缩比系统改进及阻力矩补偿研究

论文摘要

在承担的负载模拟项目,进行电惯量模拟研究过程中，已研制了800：1的单轴缩比台架以探讨模拟机理和控制算法。针对缩比台架中控制系统在惯量模拟方面存在的不足,提出改进方案并在DSP上实现。为了解决缩比台架中单神经元PID控制算法的比例系数K对控制性能影响大且在模拟大惯量时控制性能变差的问题,提出可变论域模糊控制与Bang-Bang控制相结合的混合控制方法,达到改善惯量模拟响应速度和静态性能的目的。利用可变论域模糊控制算法进行精细控制,抑制系统的超调,减小系统的稳态误差；而由Bang-Bang控制迅速减小系统的大偏差,提高响应速度。两者之间采用模糊切换,以消除切换过程中出现的抖动。针对阻力矩不易测量而导致系统模型辨识不准确的问题,根据做功和能量相互转换的原理,提出基于能量的阻力矩补偿算法,达到修正系统模型的目的。得到阻力矩在前一时间间隔内的能量损耗情况后,在下一时间内通过修正系统模型,实时对阻力矩进行补偿。整个阻力矩补偿过程由迭代计算完成。鉴于PLC浮点运算能力差,而改进后的控制算法要求实时计算,研制了基于TMS320F2812的DSP控制系统。150MIPS的处理速度和强大的浮点运算能力,有力保障控制算法的实现；通过PCI总线与工控机通信,提高上位机监控程序与DSP控制系统的通信速度。最后,在缩比台架上进行实验,分别对改进前后的控制系统进行分析对比,验证改进方案的有效性,为整车滚动试验台架的实现提供参考作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 惯量模拟国内外研究现状
• 1.3 已有研究基础和存在问题
• 1.3.1 已有研究基础
• 1.3.2 电惯量模拟缩比系统中存在的问题
• 1.4 论文的研究内容与结构安排
• 第二章 已有电惯量模拟缩比系统的设计和改进方案
• 2.1 电惯量模拟原理
• 2.2 电惯量模拟缩比系统的硬件平台
• 2.3 已有电惯量模拟缩比系统的模型与控制算法
• 2.3.1 惯量模拟系统神经网络模型
• 2.3.2 惯量模拟系统中单神经元PID控制算法
• 2.4 已有电惯量模拟缩比系统中存在的改进方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 电惯量模拟缩比系统控制方法改进研究
• 3.1 已有电惯量模拟控制方法分析
• 3.2 基于可变论域的模糊Bang-Bang控制器设计
• 3.3 控制器的平滑切换
• 3.4 仿真结果比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 电惯量模拟阻力矩补偿研究
• 4.1 电惯量模拟缩比系统阻力矩分析
• 4.2 基于能量补偿算法的阻力矩补偿实现
• 4.2.1 惯量模拟缩比系统的能量等效原理
• 4.2.2 电惯量模拟中阻力矩补偿思路
• 4.2.3 电惯量模拟的阻力矩补偿算法
• 4.2.4 阻力矩补偿实现过程
• 4.3 带有阻力矩补偿的仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于DSP的改进电惯量模拟系统
• 5.1 改进电惯量模拟缩比系统的总体设计
• 5.2 改进电惯量模拟缩比系统的硬件设计
• 5.2.1 系统硬件平台设计
• 5.2.2 系统主回路及保护电路实现
• 5.2.3 DSP控制卡功能实现
• 5.2.4 PCI通信总线实现
• 5.3 改进电惯量模拟缩比系统的软件设计
• 5.3.1 软件设计的主要任务
• 5.3.2 系统软件的整体结构
• 5.3.3 系统软件实现
• 5.4 改进电惯量模拟缩比系统的实验结果与分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 论文的主要结论
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 附录1 图索引
• 附录2 表索引
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果