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《中南大学》 2012年
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基于模糊滑模控制的机车防滑控制器的研究

罗志芳  
【摘要】:随着科学技术的发展和人们出行需求的提高,机车的速度越来越快,负载也越来越大。如何在高速和重载的情况下有效的缩短制动距离又不磨损车轮成为现在机车制动领域的一个研究重点。在这种需求下,通过研究机车防滑控制系统来缩短制动距离和防止车轮磨损成为一个重要而有意义的课题。 论文针对防滑控制系统的原理和特点,对防滑控制过程中的几个关键技术进行分析,确定参考车速计算和防滑控制算法两个工作重点。论文在分析对比各种参考车速计算方法的基础上,提出基于机车动力学特性的参考车速计算方法,并针对有累积误差的不足,对算法进行改进,并通过仿真验证修正后的参考车速估算算法的效果。 根据机车防滑控制系统的特点,论文对机车车身和车轮进行建模,得到一个机车整体的动力学模型。然后根据该模型和滑模控制的基本原理设计了以积分式滑模切换函数为切换面的滑模控制器。为了使滑模控制器存在滑动模态并能够进入滑动模态,论文采用了等效控制法来设计滑模控制器的控制率,并得到了由等效控制量和鲁棒控制量组成的控制率。针对滑模控制存在抖动的问题,论文对滑模控制器进行改进,将具有切换特性的鲁棒控制量替换为模糊控制器量,提出了模糊滑模控制器。该控制器既保留了滑模控制的抗干扰性又从根本上消除了滑模控制的抖动问题,很好的综合了模糊控制和滑模控制的优点。论文还从理论分析的角度对滑模控制和模糊滑模控制的稳定性进行了定性的分析,确定两种算法在防滑系统中的稳定性。 为了检验滑模防滑控制算法和模糊滑模防滑控制算法的控制效果,论文采用MATLAB以及模糊逻辑工具箱等对整个机车防滑控制系统进行仿真。为了对比滑模控制和模糊滑模控制算法的控制效果,本文根据参考文献设计了模糊控制算法。这三种控制算法在阶跃信号、正弦信号和高斯噪声信号的输入下对机车系统的滑移率进行跟踪控制,得到一系列结果。从仿真结果来看,模糊滑模控制在保留模糊控制和滑模控制的设计简单、抗干扰等优点的同时消除了滑模控制的抖动问题,取得了很好的防滑控制效果。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP273.4

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【参考文献】
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