角速度控制

操纵连接运动质点和圆心的半径在单位时间内转动的弧度叫角速度控制。

倾转角速度控制定量连续浇注炉技术的应用有色金属连续铸造对金属液的流量稳定性有较高的要求，针对小截面杆坯连续铸造提出了熔炉倾倒角速度恒流量浇注的技术方案，建立了恒流量铸造的数学模型。据此设计了相应的PLC控制程序，提高了有色金属连续铸造小截面杆坯截面高度尺寸的一致性，简化了设备的结构。1

浇注机结构倾转式浇注机的结构设计较为成熟，根据新工艺对浇注机的要，利用SolidWorks软件设计了倾转角速度控制定量连续浇注机。结合国内其他倾转式浇注机的优点，根据小截面恒流量要求，对液压缸和炉体转轴位置、控制系统进行改良，将液压缸活塞杆与炉体的铰接支点设在炉体中心位置，减小了转动时的力；将倾转的转轴支点尽量靠近浇口位置，减少出料熔体落点的位置变化；缩减浇口宽度至18mm，以适应小截面杆坯浇注，同时在浇口末端上方增加盖板，减少了由于浇口变窄带来的熔渣的流入，使炉体在转动时更容易控制，稳定熔体的流动性。1

倾转式浇注机恒流量控制原理倾转式浇注恒流量控制原理，是通过控制熔炉的倾转的角度θ和角速度ω，维持流出熔炉的熔体流量q基本恒定，及获取炉内余留质量m，此原理基于全自动控制的前提条件和理论基础，需建立系统输入和输出之间的关系。1

恒流量浇注控制条件分析根据金凯的研究，当倾转式浇注机炉体内熔体体积发生变化时，如果浇注以一定角速度进行浇注，则流出炉体的流量q为变量，无法达到恒流量的要求，如果要保持流出炉体的流量恒定，则浇注机的角速度需不断调整。为了提供控制系统的设置参数，对θ和ω与q、m之间的关系进行推导整理，以达到流出炉体的流量保持恒定。设h为炉体内衬高度，r为炉体内衬半径，ρ为金属液密度。由于金属液面与炉顶出水口之间有一段距离D，因而当炉体倾转角度在0～θ1时没有熔体流出；倾转角度在θ1～θ2时为第2阶段；倾转角在θ2～π/2时为第3阶段。根据炉体尺寸很容易求出：θ1=arctan（D/r）；θ2=arctan（h/2r）。这3个阶段炉内剩余金属熔体的质量及流速。

实际浇注时，由于金属熔体的成分差异和浇注过程中温度不断下降，熔体的粘度存在差异，从而对熔体的实际流速和浇注速度产生一定的影响；另一方面，由于炉体尺寸制造精度的关系，也会使得金属熔体实际浇注。速度相对于理论值发生一定的偏离。因此需要对理论模型进行修正，而且不同浇注阶段的修正系数应可调节。1

汽车急转工况下横摆角速度控制技术采用分层控制策略，提出基于主动转向和差动制动的汽车横摆角速度协调控制过程；研究基于主动转向的间接横摆力矩控制方法和基于差动制动的直接横摆力矩控制方法，建立汽车横摆角速度控制模型；分析协调控制器的监测参数和控制参数，基于急转意图识别、汽车信息处理和横摆角速度分配控制，建立协调控制器模型。2

汽车横摆角速度的协调控制过程汽车在路面上低速行驶时，驾驶意图实现较为容易，主动转向控制和差动制动控制均无需启动。当汽车高速行驶时，主动转向控制将启动，用来保证驾驶员的转向意图以及抵抗侧向风等干扰；当转向角较大，轮胎工作在非线性区域时，单靠转向系统已无法实现转向意图，此时差动制动控制将触发工作，利用差动制动实现直接横摆力矩控制，以保证驾驶员的驾驶意图，实现汽车行驶稳定性控制。

控制功能的触发都是通过监测质心侧偏角和横摆角速度来实现的，并未考虑与驾驶员主观驾驶意图相关的方向盘转角等参数。急转工况中，差动制动触发在汽车危险状态，此时汽车质心侧偏角较大，驾驶员很容易因为横摆角速度阶跃变化等干扰而操作不当，引发危险。

基于主动转向和差动制动的汽车横摆角速度协调控制过程。汽车横摆角速度协调控制器首先要监测汽车行驶状态和驾驶员转向意图，判断汽车行驶工况和预期的转向程度；其次根据汽车行驶状态计算出期望横摆角速度；根据期望横摆角速度与实际横摆角速度偏差作为输入，计算出所需的横摆角速度偏差；最后分别分配给主动转向控制和差动制动控制，实现附加前轮转角和独立轮胎制动力控制。2

汽车横摆角速度协调控制器模型汽车横摆角速度协调控制器整体结构中，主要包括驾驶员急转意图识别模块、汽车信息处理模块和横摆角速度分配控制模块，通过监测汽车方向盘信号和车速信号，进行处理得到所需的控制参数。在仿真分析时将其简称为AEBD。

汽车横摆角速度协调控制器通过驾驶员急转意图识别，作为其工作的触发条件，通过汽车信息处理模块进行横摆角速度偏差的计算，并通过横摆角速度控制进行权重的分配。

（1）驾驶员急转意图识别模块：控制器对驾驶员急转意图的识别主要依据驾驶员急转意图识别模型，通过对方向盘转角、方向盘转速、车速和方向盘饱和转角进行建模，将信息进行处理后赋值权重PstartP进行控制器触发。

（2）汽车信息处理模块：汽车信息处理模块主要包括方向盘转角和车速信号的采集，期望横摆角速度和转向饱和时方向盘转角的计算以及质心侧偏角的估算。

（3）横摆角速度分配控制模块：汽车横摆角速度协调控制器的核心主要是对期望横摆角速度和实际横摆角速度的差值进行权重分配，通过计算，最终通过主动转向和差动制动分别提供附加前轮转角和附加横摆力矩。

基于主动转向和差动制动的汽车横摆角速度协调控制器模型中，主要包括Carsim环节和Simulink 环节，并通过S函数将两者进行联合。其中，Carsim的输入参数为后轮的两个制动器控制参数和前轮叠加转角，是控制器作用在汽车上的控制变量；Carsim的输出参数为车速、方向盘转角、实际横摆角速度和实际质心侧偏角，它们在现实环境中是通过传感器测量获得的。

基于主动转向和差动制动的汽车横摆角速度协调控制器模型为汽车横摆角速度协调控制器模型在Carsim整车环境中进行联合仿真验证，其中Drive_signal、Vehicle_model和YC_model模块分别是驾驶员急转意图识别模块、汽车信息处理模块和横摆角速度分配控制模块的仿真模型，并进行了封装处理。2

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学