基于单点预瞄最优曲率模型的单轨车辆驾驶员模型

单轨车辆动力学特性研究一般需要一个合适的驾驶员模型。基于郭孔辉的单点预瞄最优曲率模型,利用车辆转向时的Ackerman几何关系和稳态转向时横垂面内力的平衡分别确定目标转向角和目标侧倾角,建立适用于单轨车辆的驾驶员模型。模型重点考虑了驾驶员的预瞄、驾驶员对转向手把的转向力矩输入、驾驶员上半身在车座上绕通过髋部的纵向轴线转动的侧倾力矩输入以及驾驶员的动作滞后。为使实际转向角和侧倾角跟随目标转向角和目标侧倾角变化,转向力矩和侧倾力矩皆采用PD控制。采用ADAMS软件建立了驾驶员—车辆闭环动力学模型,并按双移线和蛇行两种典型行驶工况进行仿真。仿真结果表明车辆可以很好地跟随所设定的路径,验证了驾驶员模型的合理性。所建立的驾驶员模型适用于单轨车辆人—车闭环控制模型的动力学仿真研究。     

基于加速度反馈的任意道路和车速跟随控制驾驶员模型

建立一个高效的能够适应复杂汽车行驶工况的驾驶员模型是进行"人—车—路"闭环仿真的关键。利用离散的数表方式对驾驶员跟随的任意道路路径和车速进行描述。以此为基础,提出任意路径下的预瞄点搜索算法,使"预瞄—跟随"驾驶员建模理论可应用于任意道路路径和车速的跟随控制。根据车速变化不断更新侧向加速度增益,实现驾驶员模型方向控制和速度控制的解耦。通过引入加速度反馈,建立一个简单而有效的跟随任意道路路径和车速的方向与速度综合控制驾驶员模型。仿真表明该驾驶员模型具有良好的路径与车速跟随精度。     

基于改进领航-虚拟跟随法的车辆队列控制

文中分析了车辆队列控制方法中传统的领航-虚拟跟随法存在模型误差的问题,提出一种考虑跟随车参考路径点连线与横轴的夹角作为参考航向角的改进领航-虚拟跟随方法,将队列控制问题转化为对特定位置的轨迹跟踪问题。然后基于车辆运动学模型实时规划跟随车的速度,运用误差修正的Stanley方法和PD控制分别进行车辆横向控制和车辆纵向油门/刹车控制。最后,通过CarSim/Simulink联合仿真,验证了改进领航-虚拟跟随方法在3车三角形队列圆周和正弦曲线工况下的效果。结果表明：改进领航-虚拟跟随方法较传统领航-虚拟跟随法,使1号和2号跟随车横向误差均值和最大值得到了降低。     

心脏动脉旁路手术中手术辅助机器人的模型跟随控制

为了使非体外循环心脏动脉旁路移植(CABG)手术中的手术辅助机器人能快速、准确地跟踪心脏表面手术点的运动,消除心脏与手术工具的相对运动,提出了心脏运动信号的自适应时变线性回归模型,将对心脏信号的跟踪问题转化为对心脏运动信号模型的运动跟随问题。应用卡尔曼滤波器动态估计手术辅助机器人系统的运动状态,并结合最优跟踪理论实现了基于心脏运动模型的随动跟踪控制。实验结果表明,与以往的相动运动消除算法相比,运用模型跟随控制算法的机器人系统能将相对运动消除能力提高30%,跟踪误差减小0.25 mm。因此,基于心脏运动自适应模型跟随算法能够进一步消除CAGB心脏手术中的相对运动,大大减小了动态跟踪误差。     

电液仿射非线性系统的离散模型跟随自适应控制

提出了一种将非线性状态反馈变换与模型跟随自适应控制(AMFC)相结合，适用于电液仿射非线性系统且无需在线参数估计和状态检测的离散AMFC控制方法。该方法利用对象的输入--输出数据序列取代在构造控制律时所需的对象状态信息，同时保证系统仍然能够实现准确的模型跟随控制。给出了满意的仿真结果。     

基于线控电子液压制动系统的车辆减速度控制

当前高级驾驶辅助功能多采用车身稳定控制系统(electronic stability program,ESP)完成主动建压功能.但受限于ESP建压特性,其最大建压能力和建压响应时间等性能指标都难以满足高级驾驶辅助功能需求.而线控电子液压制动(electro-hydraulic braking,EHB)系统拥有优良的液压...     

考虑驾驶员特性的智能车辆纵向车速跟随控制策略

为了在满足乘坐舒适性的前提下提高智能车辆纵向车速跟随控制的精度,提出了一种具有自适应控制系统特性符合驾驶意图以及驾驶员行为特性的纵向控制策略.首先,设计油门和制动切换策略,依据期望车速计算期望加/减速度,并以此获得驾驶意图完成油门和制动的切换控制;其次,提出了一种基于模糊控制的制动控制策略;除此之外,设计了一种比例增益可调的PI油门控制策略.最后,将本文所设计的控制策略与目前普遍研究的PID车速跟踪控制策略分别进行NI实时系统仿真测试.结果表明:本文提出的基于驾驶员特性的车速跟踪控制器有效提高了对参考车速的跟踪精度以及乘坐舒适性.     

基于双目视觉系统下的智能跟随行李箱

近年来,随着嵌入式控制技术的发展和电子信息技术的革新,智能化控制的产品已经渗透到生活的方方面面,行李箱作为生活中被广泛使用的日用品,本文将针对普通行李箱收纳和运动方面的局限,拖行费力等问题,对其结构和功能进行分析,改进,结合智能化趋势的发展,利用智能化模块和专业知识在箱包中的应用.以达到行李箱在收纳功能上的优化升级,在...     

考虑道路几何条件的ACC系统上层速度控制模型

针对ACC系统上层速度控制IDM模型不能对汽车转弯行驶进行横向控制的不足,通过改进IDM模型并运用Simulink仿真试验研究转弯、超高和坡度等道路几何条件变化对特定工况下的汽车纵向和横向行驶的影响.采用车头时距和行驶速度作为指标评价汽车纵向行驶安全性;采用横摆角速度和侧向速度作为指标评价汽车操纵稳定性.仿真发现:在一定超高和坡度的道路上汽车转弯行驶时,纵向方向上改进后模型的车辆车头时距增大,行驶速度减小,保证了行驶安全;横向方向上改进后模型的横摆角速度和侧向速度随转弯半径和超高的增加而减小,保证了良好的操纵稳定性.结果表明,针对道路几何条件的变化,改进的IDM模型可以初步实现ACC系统特定工况下车辆纵向与横向的控制.     

局部车流模糊跟随模型的建模与应用研究

随着车辆智能控制系统(AVCS)的研究开发,局部车流动态特性的研究变得十分迫切.分析了现有的传统车流跟驰理论存在的不足.提出采用模糊模型来建立局部车流跟随模型,并针对以往未能解决的隐性知识问题,采用了输入-输出数据对来设计模糊规则,应用权重来解决规则冲突问题并简化规则库.最后通过仿真实例验证了模糊模型较之传统跟驰模型的优势.     

汽车驾驶机器人车速跟踪神经网络控制方法

为了实现汽车驾驶机器人对给定车速的准确跟踪,提出了一种驾驶机器人车速跟踪神经网络控制方法。网络模型输入层变量为驾驶机器人油门和制动器、离合器机械腿、换挡机械手的位移;中间层为隐层,节点数为5,神经元传递函数为正切传递函数;输出层变量为试验车辆车速,神经元传递函数为线性传递函数。结果表明,该方法的收敛速度明显高于梯度下降法的收敛速度,且达到的控制精度更高,车速跟踪误差满足国家汽车试验标准的要求。     

[分布式驱动电动汽车动力学控制]基于转矩协调分配的分布式驱动电动汽车稳定性控制

A hierarchical vehicle-stability-control method was presented based on the longitudinal force distribution optimization for the handling and stability control of the distributed-driven electric vehicles. The eight-degree-freedom vehicle models and the three-layer control systems were developed. By selecting the sideslip angle and the yaw rate as the state variables and introducting the virtual control to decouple two control variables,  the integral 2-DOF vehicle models were adopted to calculate the equivalent yaw moments for the vehicle stability in upper controllers. The linear quadratic regulator （LQR） method was utilized to optimize the distribution of the front and rear steering angles and the tire longitudinal forces in middle controllers. The sliding-mode-based slip controller in the lower layer was also designed to reallocate the wheel torques. Simulation results show that the control system may make full use of the adhesion potential of the tire under high speed and extreme conditions, realize the coordinated distribution of wheel torques and improve the steering stability of the vehicles. When the actuators fail, the system may reconstruct effectively and realize the reallocation of control inputs to improve the safety of the vehicles.     

基于改进预瞄跟随算法的电动车智能转向控制

提出一种基于改进的预瞄跟随驾驶员模型的电动汽车智能转向控制策略。借鉴驾驶员预瞄跟随模型提出转向控制方法,并对预瞄跟随算法进行改进,提出一种新的预瞄点搜索算法,确保预瞄点落在预期路径上,避免由于路径转弯曲率过大导致电动汽车脱离路径。结合考虑稳态响应的影响,提高转向控制策略精度。利用多领域建模软件Dymola,结合电动汽车动力模型、路径模型,对该转向控制策略进行仿真。仿真结果表明应用该策略的电动汽车具有良好的路径目标跟随精度。     

基于最优预瞄的智能车变道控制

针对智能车主动变道过程中的轨迹跟踪控制问题,基于“预瞄-跟随”控制理论及“车辆-道路”模型提出了最优预瞄轨迹跟踪控制模型,并依据线性二次型调节器(LQR)理论设计了轨迹跟踪控制器,获得了最优转向盘转角输入,以实现智能车变道轨迹跟踪。在MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真环境下构建了智能车的变道决策模块、变道参考轨迹模块和跟踪控制模块,实现了智能车在30 km/h、50 km/h和70 km/h速度下的仿真验证。结合实车测试结果验证了所设计控制器的精确度和稳定性。     

视觉导航智能车辆的路径跟踪预瞄控制

视觉导航智能车辆通过机器视觉获取导航路径信息并进行自动跟踪。常规的反馈控制仅利用当前的路径信息,在复杂条件或突发状况下难以有效工作。通过对在线获取的具体路径信息进行预瞄,可以对未来的路径信息加以利用,从而提高智能车辆行驶的安全性和有效性。为此,在获取的路径信息中确定当前路径和未来路径分别用于反馈和预瞄,并设计预瞄加反馈的控制器。该控制器能够自动根据预瞄路径的弯曲程度调整智能车辆的预瞄距离和行驶速度,从而提高跟踪精度和行驶稳定性。仿真和试验结果表明,该控制器与一般反馈式控制器相比跟踪误差较小,行驶更稳定。     

基于LPC2292的通用型水下机器人控制系统设计

分析了混合驱动水下自航行器的优势,简述了天津大学开发的Petrel要完成的功能任务。在充分考虑可移植性的基础上,设计了堆码结构的控制系统硬件,并介绍了控制系统的软件结构以及在线编程功能的软件实现。     

用于驾驶机器人的车速跟踪多机械手协调控制方法

提出一种用于驾驶机器人的车速跟踪多机械手协调控制方法。建立了驾驶机器人车速跟踪多机械手/腿控制模型,在此基础上设计了驾驶机器人车速跟踪协调控制器,通过油门/离合器协调控制器实现了车辆的平稳起步和平顺换挡,通过发动机/制动器切换控制器实现了驾驶机器人对给定车速的准确跟踪。实车试验结果表明,提出的方法能合理地协调控制驾驶机器人的油门、制动、离合机械腿和换挡机械手,实现对目标车速的跟踪控制,驾驶机器人完全能够代替试验人员进行各种汽车试验。     

基于CCD传感器的智能车辆控制系统设计

针对智能车辆控制系统的高速度、高精度的特点,结合CCD传感器获取的路径信息,设计了一种智能控制方案。采用变速积分PID算法快速跟踪并控制智能车辆的速度,实现柔性加减速;采用参数自整定模糊控制算法精确的控制舵机的转向,实现柔性转弯。实验结果表明:该控制系统集高鲁棒性、灵活性和可扩展性于一体,提升了自主运行的快速性和稳定性,并有效地解决了图像采集技术的误差和干扰。     

驾驶员—汽车系统操纵性能模拟器试验评价研究

通过对驾驶员－汽车闭环系统操纵性的理论分析和闭环仿真,研究并提出了闭环系统操纵性能模拟器试验评价方法和指标;利用吉林大学的开发型驾驶模拟器（ADSL驾驶模拟器）验证了综合评价指标与驾驶员主观评价的相关性,相关系数达到0．9956,结果表明,提出的模拟器试验评价指标是合理和可靠的。     

基于智能控制的汽车防撞系统研制

采用单片机作为核心控制元件,对超声波传感器和红外传感器采集回来的信号滤波和分析计算;再转换成控制信号,经过放大驱动变换成可以控制电机转速的模拟信号控制汽车防撞以防追尾.其中采集的超声波信号经过核心电路、电源控制模块、检测反馈模块、电机驱动模块和液晶显示模块等模块,完成了对车距的检测;红外传感器采集和反馈的信号主要是车速的控制,防止车与车之间发生碰撞.同时,对车速智能控制系统进行了性能指标分析、可靠性设计、电路兼容性设计,并最终完成了整个电路的设计.试验结果表明,该装置性能可靠,分辨率高,控制准确,有效防止了车与车的相撞,保护了驾驶员的人身安全.