基于模糊PID控制的制动器试验台恒扭制动控制系统的设计

发布时间：2017-08-02 19:13

  本文关键词：基于模糊PID控制的制动器试验台恒扭制动控制系统的设计

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【摘要】：恒扭制动试验是制动器试验台一项重要的试验要求。本文以汽车生产工业中常用到汽车惯性式制动器试验台恒扭制动试验为背景,以恒扭制动控制系统为研究对象,分析了其控制特性以及关键执行部件,论述了制动器试验台恒扭制动控制系统的设计方案。恒扭制动试验对工业控制计算机的操作系统实时性要求较高,Windows XP操作系统的实时性无法满足试验要求。本文通过在Windows XP操作系统中加装RTX插件的设计方案,增强Windows XP操作系统的实时性,利用RTX的中断管理机制直接访问I/O硬件端口,通过设置共享内存,实现RTX实时进程与Win32非实时进程的通讯。从而实现工业控制计算机操作系统的实时性。恒扭制动控制采用工业控制中应用广泛的PID控制器,但常规PID控制器的控制参数整定繁琐。在制动过程中,由于制动工况的变化,会造成被试制动器的参数发生摄动。为改善PID控制器控制参数的适应性,实现PID控制参数的自适应,本文提出了采用模糊PID控制的方式。首先,本文对恒扭制动控制系统的被控对象进行了机理分析,确立了相应制动工况下被控对象的传递函数数学模型,采用最小二乘系统参数辨识法,运用MATLAB的系统辨识工具箱对被控对象的数学模型进行了离线参数辨识。然后对所得模型进行了校验,验证模型的可用性。最后,设计了恒扭制动模糊PID控制器,并设计恒扭制动的常规PID控制与模糊PID控制的对比仿真实验,检验模糊PID控制在恒扭制动控制中的可用性。实验结果表明,本文中的模糊PID控制器能够实现PID控制参数的自适应,对制动工况变化带来的制动器参数摄动有较好的控制效果,提高了系统响应的快速性,增强了鲁棒性。
【关键词】：恒扭制动 自适应 RTX实时性 系统辨识 模糊PID控制
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.523;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 汽车制动器试验台发展概述及国内外研究现状9-11
• 1.2.1 汽车制动器试验台发展概述9-10
• 1.2.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 课题研究内容11-12
• 2 基于实时操作系统的恒扭制动控制系统的设计12-24
• 2.1 汽车惯性式制动器试验台恒扭制动控制系统的设计12-13
• 2.2 基于Windows XP+RTX的实时操作系统13-16
• 2.2.1 实时操作系统原理概述及分类14
• 2.2.2 Windows XP+RTX实时操作系统14-15
• 2.2.3 RTX实时性原理分析15
• 2.2.4 Windows+RTX实时操作系统通讯时间测试15-16
• 2.3 基于实时操作系统的应用开发16-21
• 2.4 本章小结21-24
• 3 恒扭制动控制系统的建模与辨识24-40
• 3.1 恒扭制动被控对象的模型建立24-26
• 3.2 恒扭制动现场试验数据的采集和标示26-27
• 3.3 恒扭制动被控对象的参数辨识27-33
• 3.3.1 恒扭制动被控对象的参数辨识方法27-30
• 3.3.2 恒扭制动被控对象的参数辨识30-33
• 3.4 恒扭制动被控对象的模型校验33-38
• 3.4.1 恒扭制动被控对象的模型校验方法33-34
• 3.4.2 恒扭制动被控对象的模型校验34-38
• 3.5 本章小结38-40
• 4 基于恒扭制动的模糊PID控制器设计40-54
• 4.1 恒扭制动PID控制器及控制参数整定40-43
• 4.1.1 恒扭制动PID控制器40-41
• 4.1.2 PID控制参数整定41-43
• 4.2 模糊PID控制43-48
• 4.2.1 恒扭制动控制中常规PID控制的不足43
• 4.2.2 模糊控制43-44
• 4.2.3 模糊控制器的设计的方法44-46
• 4.2.4 模糊控制与PID控制相结合的主要形式46-48
• 4.3 恒扭制动模糊PID控制器48-50
• 4.4 基于MATLAB的模糊控制器实现50-52
• 4.5 本章小结52-54
• 5 基于模糊PID的恒扭制动控制系统的仿真实验54-72
• 5.1 PID控制下制动器试验台的试验分析54-57
• 5.1.1 常规PID控制下恒扭制动控制系统仿真原理图搭建54-55
• 5.1.2 恒扭制动控制系统的PID控制器参数初值整定55-57
• 5.2 恒扭制动模糊控制器在仿真环境下的参数设定57-60
• 5.2.1 模糊控制器的量化因子57-59
• 5.2.2 模糊控制器的比例因子59-60
• 5.3 恒扭制动模糊PID控制系统仿真实验流程60-61
• 5.4 模糊PID控制系统仿真实验61-69
• 5.4.1 0130004064制动工况模糊PID仿真实验61-63
• 5.4.2 0170006075制动工况下模糊PID仿真实验63-64
• 5.4.3 01700080150制动工况下模糊PID仿真实验64-65
• 5.4.4 模糊PID控制与常规PID控制仿真实验数据对比说明65-69
• 5.5 本章小结69-72
• 总结与展望72-74
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-80
• 作者在读研期间的研究成果80

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本文编号：610798