城市快速路入口匝道控制方案研究

人口匝道控制是缓解城市快速路交通拥挤最有效的方法之一,系统构建快速路入口匝道控制体系是城市发展的必然要求.文章在分析城市快速路入口匝道控制原理及特点的基础上,设计了城市快速路入口匝道控制系统架构,并重点针对控制模块进行了定义和功能分析,采取"快速路主线容量为主,兼顾入口匝道排队长度"的控制策略进行了控制方案设计,并针对实例进行了仿真分析.     

快速路与地面道路连接区域交通控制方法

快速路与地面道路连接区域是城市交通问题最为严重的区域之一,传统的交叉口信号控制与入口匝道控制是相互独立的,本文在分析连接区域交通问题产生原因的基础上,综合考虑快速路和地面道路的交通状况,提出了交叉口与入口匝道信号控制思想.这种控制方法能有效地避免出入口匝道产生超长车辆排队的现象,防止连接区域交通拥堵的发生.     

空间飞行器大角度姿态机动控制能量优化

空间飞行器姿态控制系统以开关式小推力器为执行机构, 为实现该飞行器在执行Rest-to-Rest大角度姿态机动任务的过程中消耗燃料最小化,从姿态控制律设计和姿态机动指令设计两方面出发进行能量优化.首先, 给出了空间飞行器6个脉冲式姿控发动机布局, 建立了用四元数描述的空间飞行器大角度姿态机动非线性控制系统的数学模型.在此数学模型的基础上,设计了一种空间飞行器三轴大角度姿态机动非线性PD控制律,并用Lyapunov方法证明了非线性姿态控制系统的稳定性.设计了三轴姿态控制中6个脉冲式姿控发动机的分配逻辑.为了配合开关式小推力器以脉冲宽度调制方式近似输出连续型控制量并减少燃料消耗,在非线性PD控制律中引入了3个开关门限,并应用粒子群与遗传算法优化选取这些开关门限.在Rest-To-Rest的大角度姿态机动指令设计中,提出了一种令欧拉角匀速变化的角速度和四元数指令规划方法,提高了姿态控制系统的瞬态响应品质,并相对于阶跃型指令明显减少燃料消耗.结果表明,数值仿真验证了非线性控制律的开关门限设计,以及Rest-To-Rest的大角度姿态机动指令设计在减少燃料消耗方面的有效性.     

高速公路入口匝道控制器设计

为了缓解高速公路交通拥堵问题,对强非线性、随机性和不确定性高速公路数学模型进行分析,提出了一种利用模糊PID控制匝道的方法。该方法依据密度偏差及偏差变化实时修正匝道控制参数,调节进入高速公路的车辆数,从而使高速公路的主线车流密度处于理想状态。结果表明,该控制器较具有较好的动态性能,可以使高速公路交通流密度处于期望密度,提高道路使用效率。     

超机动非线性自抗扰反演控制律设计

为提升建模不确定性下的超机动飞行控制性能,提出一种基于自抗扰反演的超机动非线性控制律设计方法.建立了具有大迎角特性的飞机六自由度非线性模型,通过由前至后递推的设计思想,逐步迭代设计Lypaunov函数与虚拟的控制输入量,实现强非线性飞机对象的控制.对建模不确定性给超机动控制性能带来的影响,将自抗扰控制方法中的扩张状态观测器与反演控制方法相结合,利用扩张状态观测器不依赖系统模型的特点,实时观测并补偿建模误差对飞行控制的影响.超机动数字仿真结果表明:所设计的超机动非线性控制律能够实现大迎角控制,在40%建模误差的影响下,迎角响应仍平滑稳定.基于自抗扰反演的超机动非线性控制方法具有优异的大迎角机动飞行控制性能.     

基于几何线形的立交噪声计算方法

为定量评价道路几何线形对立交噪声的影响,研究了基于几何线形计算立交噪声的方法,以车辆行驶速度为切入点,拟合噪声级和车速之间的关系.对于匝道噪声的计算,根据等效声级的定义给出了相对等效声能量的含义及计算方法,采用将匀速运动段与变速运动段噪声能量相加的方法求出总的噪声能量,建立了相对等效声能量与匝道长度之间函数关系,用对匝道长度进行积分的方法,根据等效声级的定义式推导出左、右转匝道的噪声级.根据主线设计速度、噪声级和车速之间的关系推导出主线噪声级计算公式.立交总噪声通过对各条主线和匝道的噪声级叠加求得.通过对黑龙江省鹤大立交的实例分析表明,该方法能够解决立交匝道变速运动段的噪声计算问题,能够将车辆在立交行驶产生的噪声与道路几何线形联系起来.当道路立交的几何设计条件已知,可以根据几何线形参数进行噪声污染计算,为定量评价立交噪声污染程度提供依据.     

基于免疫粒子群优化的反演超机动飞行控制律

提出了一种基于免疫粒子群优化的CMAC反演超机动控制律设计方法。推导并建立了具有大迎角特性的飞机六自由度非线性模型并与发动机模型进行综合。对飞机非线性模型进行重新构建,利用反演方法,通过逐步迭代设计Lypaunov函数并采用CMAC神经网络逼近系统的不确定性形成虚拟的控制输入量,在实现超机动非线性飞行控制律设计的同时对模型不确定性进行自适应补偿。为了提高控制性能与设计效率,将免疫调节机制、粒子群算法与反演控制结合,对控制器参数进行优化设计,形成了基于免疫粒子群优化的反演超机动飞行控制律设计方法。超机动数字仿真结果表明:所设计的超机动飞行控制律能够实现大迎角控制,并具有优异的大迎角机动控制性能。     

高速公路转向快速路的匝道控制

针对高速公路转向城市快速路匝道多目标协调控制研究的不足,以支持向量机与神经网络的机理对比分析为基础,以径向基为核函数,设计一种理论上更优的匝道控制律求解方法.在建立控制方程和评价控制效果方面,基于排队论提出用循环等待时间等目标参数,描述匝道交通排队控制模型.利用高速公路联络线转向城市快速路的实例数据,在高密度区间进行仿真,并与多种方法进行对比.结果表明,本模型和算法在减少循环等待方面可实现更优的控制品质.     

挠性航天器姿态机动的主动振动控制

针对挠性航天器三轴姿态同时机动时太阳帆板的振动抑制问题,提出了采用压电智能元件作为致动器的主动振动控制方法,基于Lagrangian方法和四元数参数化建立了航天器姿态动力学和运动学模型.利用航天器姿态控制问题固有的无源性,设计了一种仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的控制规律,使得在大角度姿态机动的同时能有效地抑制太阳帆板的振动;基于Lyapunov方法证明了设计的动态控制器能够保证姿态的渐近稳定性和模态振动的衰减性.将该方法的控制效果与PD控制方法进行了比较,仿真验证了所给出的控制方法的可行性和有效性.     

小卫星快速机动与高精度稳定控制分配策略

为满足灵敏小卫星大角度姿态快速机动与机动后快速高精度稳定的需求,针对具有推力器与飞轮等异构执行机构的冗余配置方案,提出了一种在轨动态选择执行机构实施机动任务的控制分配策略.基于优化方法的控制分配算法将期望控制量在冗余混合执行机构间进行动态分配,根据卫星当前状态适时改变优化目标函数中各控制指令的权重,最后通过标准化的求解过程来完成对执行机构的动态选择.最后,针对Microsim仿真平台的执行机构配置所进行的数学仿真结果表明,该策略能够完成小卫星大角度姿态快速机动与高精度稳定的控制分配任务,并满足特定时期选择特定执行机构执行任务,以及限制最大机动角速度等约束条件.