跟随式车辆队列高效协同弦稳定预测控制

针对前后跟随式通信拓扑的约束车辆队列弦稳定协同控制问题,提出一种分布式参数化模型预测队列控制算法。首先,建立车辆队列的纵向动力学模型,通过反馈线性化将其转化为线性状态空间模型。然后,利用邻域内车辆的预测轨迹信息构造局部优化问题,建立车辆队列局部控制器。为降低求解该局部最优控制问题的计算量,将预测时域内的控制输入增量参数化为阶梯式结构。在此基础上,设计模型预测队列控制器迭代计算算法,满足系统输入输出约束和弦稳定约束条件。进一步,应用Lyapunov稳定性定理和Moore-Penrose广义逆矩阵,获得车辆队列渐近稳定性充分条件,并分析系统跟踪性能。最后,通过与常规队列控制算法的仿真对比实验,验证所提出控制策略的高效性。     

基于模型预测的车辆稳定控制

利用三自由度车辆模型设计了模型预测控制器,发动机力矩PI控制器和制动力矩模糊控制器。并针对制动单移线转向行驶典型工况进行了仿真验证,结果表明,所设计的车辆稳定性控制器具有良好的控制效果,能够明显的改善车辆操纵稳定性;开发的制动力矩算法能够充分利用各个车轮的制动力,使得在发动机力矩改变和主动制动压力等输入都较小的情况下,获得较好车辆操纵稳定性。     

基于混杂模型预测控制的混合动力车辆能量管理

以并联式混合动力车辆为研究对象,针对其具有连续变量和离散变量并存的特点,采用混杂模型预测控制算法对其进行优化求解。首先,对发动机和电机的外特性曲线、行驶阻力曲线、发动机油耗曲面、电池功率曲面等进行线性化处理,并采用分段仿射自回归外生模型来拟合电池荷电状态计算公式;其次,在混杂系统描述语言工具箱中对各个线性化部分进行描述,并自动生成混合逻辑动态系统;最后,采用混杂工具箱对生成的混合逻辑动态系统进行求解,并将结果与基于非线性模型预测控制算法的结果进行对比。对比结果表明:采用这两种算法对UDDS、NEDC和US06这3个标准工况进行仿真时,基于混杂模型预测控制算法相对于非线性模型预测控制算法,燃油经济性分别提高了20.0%、15.5%和10.6%,且当预测时域小于9时,混杂模型预测控制算法的计算速度更快。     

尾随半挂车队列行进的轿车燃油经济性研究

为了精确研究队列中汽车的燃油消耗情况,以一辆轿车尾随一辆半挂车为例,对轿车队列尾随过程进行数值模拟,得到尾随过程中轿车的气动阻力系数. 建立轿车散热器-风扇一维散热模型,得到轿车风扇的功率,利用汽车行驶方程,推导得到基于气动阻力系数及风扇功率的车辆净燃油节省率公式,研究队列中尾随轿车的燃油经济性. 结果表明：发动机舱散热对尾随轿车的燃油消耗有一定影响,且间距越大影响越大;轿车的净燃油节省率随车间距的增大而减小,在间距为0.5至1.0倍轿车车长内时,轿车的净燃油节省率对间距变化最敏感.     

基于预测控制的时滞网络主动队列管理

针对Internet网络这种典型的延迟系统,基于模型预测控制理论,提出了一种新的主动队列管理算法——MPAQM算法。首先考虑时滞系统的因果性定义预测输出,根据预测模型和状态估计器,预测瓶颈链路队列的未来动态特性;然后将拥塞控制的控制要求转化为优化目标函数,求解优化问题得到丢包率。在单瓶颈和多瓶颈网络拓扑中进行仿真验证,结果显示MPAQM算法能快速平稳地收敛于队列长度的期望值,丢包率小且具有较好的稳定性和鲁棒性。     

侧风条件下队列行进轿车燃油经济性研究

为了探究队列行驶车辆的燃油节省情况,以3辆等间距队列行驶车辆为研究对象,对不同侧风环境条件下的跟车过程进行数值模拟,得到队列中各车辆的空气阻力系数。将三维数值模拟得到的散热器边界条件代入轿车散热器-风扇一维散热模型,得到风扇的消耗功率,利用汽车行驶方程式推导得到队列行驶车辆气动减阻而节省的功率及考虑风扇消耗的净燃油节省率公式,探究队列中各车辆的燃油经济性。结果表明：队列行驶主要影响队列中车和尾车散热器的进气速度,进而影响发动机散热风扇功率,散热风扇功率变化和气动阻力功率变化共同影响着队列车辆的燃油经济性;在侧风角度为5°时。队列各车在不同跟车间距下均有较高的燃油节省率,且跟车间距越小各车燃油节省率越高,在跟车间距为0.2倍车长时,队列的平均燃油节省率可达25.6%。     

基于风险评估的自主车辆主动避障预测控制

针对自主车辆的主动避障问题,提出一种基于模型预测控制的车辆轨迹规划与跟踪控制方法.为了评估道路结构及不同障碍物对自主车辆的影响,分析不同障碍物的特性并引入风险评估函数.首先,将风险评估函数加入模型预测控制的优化目标函数中,同时考虑车辆动力学特性、车辆物理约束、燃油经济性及舒适性要求;其次,定义自主车辆紧急避障最小转向点...     

考虑燃油经济性的出行者路径选择模型

为研究燃油经济性对出行者路径选择的影响,将燃油消耗、行程时间及其可靠性的线性加权和定义为广义出行费用,以饱和度为参数建立了路网单元燃油消耗模型并量化燃油消耗出行费用.分别以BPR函数及HCM2000延误公式量化路段行程时间及交叉口延误,以二者可靠性量化行程时间及延误波动的相应费用建立了基于广义出行费用的随机用户平衡分配模型.通过在小型测试路网上进行计算分析表明:基于广义出行费用的交通分配模型能够较好地反映考虑燃油经济性的出行者路径选择行为;出行费用权系数对出行者路径选择行为影响显著,考虑燃油经济性的路径选择行为可有效减少路网燃油消耗,可达9%左右.     

IECM模型在燃煤电站汞污染控制及经济性预测中的应用

对现有电站污染物控制装置基础上进行技术改造,协同实现汞污染控制是行之有效的技术方案,汞污染控制系统的技术经济性评估是燃煤电站管理者面临的首要问题.用Integrated Environmental Control Modeling(IECM)软件模拟了温度、煤种及空气污染控制装置的配置对活性炭吸附电站燃煤烟气汞效果的影响,并对不同条件下,活性炭的喷射量进行了模拟和经济性分析.结果表明活性炭捕获汞的效果是与排烟温度成反比的.对于燃烧烟煤的电厂,加入烟气脱硫装置(FGD)后活性炭的喷射量将大大减少,再结合选择性催化还原装置(SCR)后,可以达到很高的汞脱除效果;对于无烟煤和褐煤,加入烟气脱硫装置(FGD)可减少约27%的活性炭喷射量,但再加入催化还原装置(SCR)后,对活性炭的注入量几乎没有影响.     

汽车燃油经济性道路试验的研究

进行了燃油经济性道路试验,分析处理试验数据,并绘制出百公里燃油消耗量曲线。综合评价了汽车的燃油经济性,分析了可能造成误差的原因,并提出在使用中节油的方法。为进一步汽车相关试验打下基础。     

自主网联车辆时滞反馈预测巡航控制

考虑车联网环境下的车辆自适应巡航控制问题,提出一种针对前车信息传输存在有界长时延的自主车辆时滞反馈预测巡航控制策略.首先建立自主网联车辆自适应巡航系统的增量控制时滞模型,再考虑车辆行驶安全性、舒适性和燃油经济性等指标,结合滚动优化原理定义时滞反馈预测巡航控制器.进一步,利用Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式技术...     

基于模型预测控制的汽车底盘集成控制

为了实现汽车底盘的集成控制,提出了模型预测控制(MPC)方法。在紧急避障操纵时,利用四轮差动制动和主动前轮转向集成控制的方式实现对汽车理想操纵特性的跟随。上层集成控制器通过模型预测控制方法决策下层子控制器所需的附加横摆力矩和前轮附加转角。建立了七自由度非线性车辆模型作为预测模型,并通过实车试验对其精度进行了验证。在Carsim中的虚拟试验对模型预测控制方法的控制效果进行了验证。     

汽车燃油经济性仿真与其参数的灵敏度分析

建立了汽车燃油经济性计算数学模型,并用Matlab软件编制了汽车燃油经济性仿真程序,介绍了汽车燃油经济性参数灵敏度计算公式.以某微型车为例进行仿真计算,仿真结果与该车试验结果基本吻合.同时对该微型车进行了燃油经济性参数灵敏度分析,分析结果对改善整车燃油经济性能有重要的参考意义.     

经济性预测控制的切换控制策略优化算法设计

针对经济性预测控制优化问题,设计了切换控制策略的优化算法。首先,离线计算具有耗散性的Hessian矩阵指标;其次,在线优化阶段,根据系统状态所处的不同可行域,分别在经济指标优化和Hessian矩阵对应的动态指标优化之间进行切换,从而驱动系统状态收敛到稳态工作点,取得了较优的经济性能;最后,仿真结果验证了方法的有效性。     

一种基于模型预测复合控制的车辆避碰控制方法

为减少日益增长的交通安全问题,车辆碰撞预警及避碰控制系统必不可少.本文提出了一种结合车辆横纵向动力学的复合控制避碰方法,以达到减少交通事故发生的目的.首先,分别建立了车辆逆纵向和横向动力学模型,纵向控制器通过安全距离模型来判断车辆是否处于危险状态并进行碰撞预警,采用分层控制方法设计了上层模型预测控制器和底层单神经元PI...     

微型共轴直升机的非线性模型预测控制

文章针对微型共轴直升机的自主控制提出了一种保证系统稳定性的控制优化策略。该策略包含非线性模型预测控制器(NMPC)和稳定飞行姿态的线性反馈控制器。其中NMPC控制器以分段定值的控制方式工作在控制导航层,其目的是以扩展预测域来减轻计算负荷,从而利于工程实现。基于线性矩阵不等式的线性控制器以扰动和未知摄动的形式来补偿MPC的低频带,并实现直升机内回路的控制增稳。接着对基于此控制策略的控制系统稳定性进行分析。仿真结果证实了提出的控制策略的可行性。     

基于PID代价函数的鲁棒型永磁同步电机模型预测控制

当有限集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control, FCS-MPC)应用在永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine, PMSM)弱磁控制时,系统存在参数鲁棒性较差的问题。为了解决此问题,本文提出一种基于比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)型代价函数的FCS-MPC永磁同步电机弱磁控制策略。在该策略中,PID型代价函数由3部分组成：跟踪电流的比例误差代价、削弱稳态控制误差的积分误差代价和降低纹波误差的微分误差代价。本文依据永磁同步电机的数学模型建立了预测模型,详细描述了PID型代价函数的FCS-MPC在永磁同步电机弱磁控制中的实现过程。同时,为了保证预测的准确性,对系统采用了延时补偿策略。仿真结果证明,当永磁同步电机在弱磁控制中参数失配时,本文提出的基于PID型代价函数的FCS-MPC,不仅可提高控制系统对电机参数和负载转矩扰动的鲁棒性,还保留了FCS-MPC良好的动态性能。     

基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制能量管理

以并联式混合动力车辆为研究对象,基于驾驶员需求转矩预测,采用线性时变模型预测控制算法对对象车辆进行能量管理控制. 根据驾驶员前一段时间内的需求转矩,可以预测下一时段内驾驶员的需求转矩. 与指数函数预测方法相比,自回归模型在预测步长200步之内的预测准确度比指数函数高. 根据纵向动力学公式,可以由预测获得的需求转矩序列计算获得预测的车速序列;采用线性化处理的方法,将具有非线性特性的车辆模型转化成线性时变模型,采用线性时变模型预测控制算法进行求解;将基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制算法和基于规则的控制算法、工况已知的模型预测控制算法进行对比. 对比结果表明：基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制算法与基于规则的控制算法相比,在NEDC、UDDS和WLTC这3个标准工况下的燃油经济性均有所提高,但是与工况已知时的计算结果相比有提升的空间.