舰载机无杆式牵引车横摆稳定性控制
发布时间：2021-06-11 17:23
对舰载机无杆式牵引车的横摆稳定性控制进行深入的研究分析.考虑舰船横摇、纵摇和垂荡的耦合运动影响,建立轮毂电机驱动的舰载机无杆式牵引车时变非线性动力学模型.分别基于滑模变结构和自适应模糊比例积分微分（PID）控制理论获得横摆稳定性控制所需的补偿力矩,从而实现对理想参考模型的横摆角速度值的跟随.应用MATLAB/Simulink平台对两种控制方法进行仿真对比验证.仿真结果显示,所建立的动力学模型能够很好地反映舰载机牵引车的横摆运动特性.基于准滑动模态的滑模控制方法能够很好地控制牵引车的横摆角速度对理想模型的跟随,实现了对牵引车的稳定控制.在5级及以下海况的干扰下,能够保证系统响应迅速、稳健性高,有效地提高了舰载机无杆式牵引车的行驶稳定性.
【文章来源】：上海交通大学学报. 2020,54(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
舰载机牵引车系统模型
根据系统模型,通过多次仿真实验数据,确定输入变量e和ec的基本论域为[-2,2];输出变量Δkξ的基本论域为[-6,6];输入和输出的模糊集合均为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},其中:NB为负大;NM为负中;NS为负小;ZO为0;PS为正小;PM为正中;PB为正大.打开曲面观测窗口,可以查看Δkξ分别在论域上的输出曲面,如图2所示.通过选取输入量化因子和输出比例因子实现模糊化论域的输入需求和论域解模糊化的输出需求.量化和比例因子的取值主要依据单一控制变量方法,根据文献[13]的经验规则不断进行仿真试凑来确定.采用“Mamdani”型推理, 用面积重心法进行去模糊化, 最终决策出的补偿横摆力矩可以通过轮毂电机平均分配驱动力的形式实现具体的分配.3 仿真实验与结果分析
为验证所设计的牵引车补偿横摆力矩稳定性控制方法的有效性,借助MATLAB/Simulink动态仿真平台,建立包括舰载机牵引车2自由度时变非线性动力学模型[16]在内的横摆稳定性仿真模型,如图3所示;目标牵引车的结构参数如表1所示.其中:Tx为轮毂电机的扭矩;Fx为轮毂电机提供给驱动轮的纵向力.表1 目标牵引车的结构参数Tab.1 Structural parameters of target tractor 参数 取值 m1/kg 1 000 uc/(km·h-1) 5.5 h1/m 0.3 l1/m 0.576 l2/m 1.153 l5/m 1.153 Iz1/(kg·m-2) 385.09
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰载机无杆式牵引车纵向动力学分析[J]. 戚基艳,金嘉琦,邹姗姗. 兵器装备工程学报. 2020(01)
[2]基于滚动时域的舰载机甲板运动轨迹跟踪最优控制[J]. 刘洁,韩维,徐卫国,刘纯,袁培龙,陈志刚,彭海军. 航空学报. 2019(08)
[3]遥控无杆飞机牵引车牵引转弯的运动学研究[J]. 解本铭,赵宏伟,王伟,张威. 机械设计与制造. 2018(07)
[4]舰载机牵引系统路径规划方法[J]. 张竞,吴宇,屈香菊. 北京航空航天大学学报. 2018(10)
[5]用于舰艇运动条件下姿态测量补偿的坐标变换算法[J]. 胡伟,傅军. 舰船电子工程. 2018(02)
[6]基于无杆牵引车的舰载机路径跟踪控制[J]. 王正,黄葵,范加利. 计算机测量与控制. 2017(05)
[7]基于模糊自适应算法的异步电机矢量控制系统[J]. 何永勃,夏文卿,董玉珊. 中国民航大学学报. 2017(01)
[8]国外航母甲板防滑涂料技术现状及发展趋势[J]. 洪伟宏. 舰船科学技术. 2015(12)
[9]4WID轮毂电机式电动汽车横摆稳定性滑模控制研究[J]. 刘秋生,徐延海,陈启,张众华. 广西大学学报(自然科学版). 2015(05)
[10]航母运动对着舰引导雷达精度的影响[J]. 桑德一,赵建军,杨利斌. 中国舰船研究. 2014(06)
博士论文
[1]飞机地面牵引移动与停放安全技术研究[D]. 李福海.南京航空航天大学 2016
硕士论文
[1]大型舰船甲板车行驶动力学研究[D]. 朱梦臣.南京理工大学 2013
[2]全挂汽车列车横向操纵稳定性研究[D]. 白冰.吉林大学 2007
本文编号：3224962
【文章来源】：上海交通大学学报. 2020,54(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
舰载机牵引车系统模型
根据系统模型,通过多次仿真实验数据,确定输入变量e和ec的基本论域为[-2,2];输出变量Δkξ的基本论域为[-6,6];输入和输出的模糊集合均为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},其中:NB为负大;NM为负中;NS为负小;ZO为0;PS为正小;PM为正中;PB为正大.打开曲面观测窗口,可以查看Δkξ分别在论域上的输出曲面,如图2所示.通过选取输入量化因子和输出比例因子实现模糊化论域的输入需求和论域解模糊化的输出需求.量化和比例因子的取值主要依据单一控制变量方法,根据文献[13]的经验规则不断进行仿真试凑来确定.采用“Mamdani”型推理, 用面积重心法进行去模糊化, 最终决策出的补偿横摆力矩可以通过轮毂电机平均分配驱动力的形式实现具体的分配.3 仿真实验与结果分析
为验证所设计的牵引车补偿横摆力矩稳定性控制方法的有效性,借助MATLAB/Simulink动态仿真平台,建立包括舰载机牵引车2自由度时变非线性动力学模型[16]在内的横摆稳定性仿真模型,如图3所示;目标牵引车的结构参数如表1所示.其中:Tx为轮毂电机的扭矩;Fx为轮毂电机提供给驱动轮的纵向力.表1 目标牵引车的结构参数Tab.1 Structural parameters of target tractor 参数 取值 m1/kg 1 000 uc/(km·h-1) 5.5 h1/m 0.3 l1/m 0.576 l2/m 1.153 l5/m 1.153 Iz1/(kg·m-2) 385.09
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰载机无杆式牵引车纵向动力学分析[J]. 戚基艳,金嘉琦,邹姗姗. 兵器装备工程学报. 2020(01)
[2]基于滚动时域的舰载机甲板运动轨迹跟踪最优控制[J]. 刘洁,韩维,徐卫国,刘纯,袁培龙,陈志刚,彭海军. 航空学报. 2019(08)
[3]遥控无杆飞机牵引车牵引转弯的运动学研究[J]. 解本铭,赵宏伟,王伟,张威. 机械设计与制造. 2018(07)
[4]舰载机牵引系统路径规划方法[J]. 张竞,吴宇,屈香菊. 北京航空航天大学学报. 2018(10)
[5]用于舰艇运动条件下姿态测量补偿的坐标变换算法[J]. 胡伟,傅军. 舰船电子工程. 2018(02)
[6]基于无杆牵引车的舰载机路径跟踪控制[J]. 王正,黄葵,范加利. 计算机测量与控制. 2017(05)
[7]基于模糊自适应算法的异步电机矢量控制系统[J]. 何永勃,夏文卿,董玉珊. 中国民航大学学报. 2017(01)
[8]国外航母甲板防滑涂料技术现状及发展趋势[J]. 洪伟宏. 舰船科学技术. 2015(12)
[9]4WID轮毂电机式电动汽车横摆稳定性滑模控制研究[J]. 刘秋生,徐延海,陈启,张众华. 广西大学学报(自然科学版). 2015(05)
[10]航母运动对着舰引导雷达精度的影响[J]. 桑德一,赵建军,杨利斌. 中国舰船研究. 2014(06)
博士论文
[1]飞机地面牵引移动与停放安全技术研究[D]. 李福海.南京航空航天大学 2016
硕士论文
[1]大型舰船甲板车行驶动力学研究[D]. 朱梦臣.南京理工大学 2013
[2]全挂汽车列车横向操纵稳定性研究[D]. 白冰.吉林大学 2007
本文编号：3224962
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