基于预瞄距离的地下矿用铰接车路径跟踪预测控制

矿用车辆无人驾驶是实现矿山无人化开采的关键技术, 而路径跟踪控制是无人驾驶系统的核心技术之一.路径跟踪控制系统是多变量、多约束系统, 采用传统方法在多约束条件下存在执行器饱和等问题.针对上述问题, 本文引入模型预测控制方法, 通过考虑车辆的姿态与位置之间的关系, 以跟踪路径的横向偏差最小化和车辆的航向角偏差最小化为目标对预测控制的目标函数进行优化, 以获得车辆速度和铰接角度的最优控制量, 实现对多变量、多约束系统的求解.针对模型预测控制算法不能提前判断道路曲率突变而导致跟踪超调的问题, 提出基于预瞄距离的控制方法, 通过提前判断道路突变信息, 提高车辆路径跟踪精确性和稳定性.使用Matlab/Adams仿真软件进行对比仿真试验, 结果表明: 使用模型预测跟踪控制器能够解决多变量、多约束系统控制问题, 有效防止执行器饱和; 而使用基于预瞄距离的模型预测跟踪控制器能够使车辆的横向位置偏差保持在±0.04 m, 航向角偏差保持在±1.8°范围内, 相较于改进前的控制器, 其横向位置偏差减少了80.9%, 航向角偏差减少了59.1%, 证明改进后的控制器具有更好的横向稳定性和精确性.      

大时滞系统模糊自整定Smith预估补偿控制方案的研究

针对加热炉时滞被控对象，在分析改进型Ｓｍｉｔｈ预估补偿控制方案的基础上，了滤波时间常数ｔｆ的整定规则，提出了模糊自整定Ｓｍｉｔｈ预估补偿控制方案。仿真研究表明，当参数发生变化时，该方案具有较强的鲁棒性和较好的控制性能。     

车辆-有砟轨道-桥梁系统动力分析模型及验证

针对桥上有砟轨道,利用耦合动力学理论,建立了车辆-有砟轨道-桥梁系统动力分析模型,编制了仿真计算程序.通过与既有理论分析结果和软件计算结果的对比,对本文所建模型的正确性进行了验证.该模型可用于研究车辆、轨道和桥梁结构的动力相互作用,可用于对车辆运行的舒适性以及桥上有砟轨道结构的动力特性进行预测评价.     

自动驾驶专用车道的宽度模型研究

为深入研究自动驾驶条件下的车道宽度,从车辆宽度、车辆速度和特殊考虑因素三个角度,构建自动驾驶专用车道宽度模型.基于自动驾驶汽车横向控制理论研究自动驾驶车道宽度的因素.统计有无侧镜的自动驾驶汽车宽度,计算车辆宽度系数;分析天气情况和道路线形对行驶速度的影响,确定影响因子;讨论特殊考虑因素,建立双层分级系统表征不同因素重要...     

轨道车辆抗侧滚扭杆轴表面裂纹研究

表面裂纹是影响轨道车辆抗侧滚扭杆轴疲劳性能的关键因素,研究发现扭杆轴表面裂纹的形式主要有横向裂纹和纵向裂纹两种,并采用化学成分、低倍组织及金相检验等方法对这两种表面裂纹进行了分析.结果表明,在原材料质量得到很好的控制的情况下,热处理工艺是导致扭杆轴表面裂纹产生的重要因素,并提出了预防和解决措施.     

基于流动模拟和动力学仿真的高速列车横风运行稳定性研究

以国产CRH3型3节车编组高速列车为研究对象,利用计算流体力学软件Star-CD/CCM+计算了在不同横风风速和不同车速下的列车气动力荷载;将该荷载导入动力学仿真软件SIM-PACK的列车运行动力学模型中,计算出在不同横风和车速条件下的脱轨系数、减载率和倾覆系数等运行稳定性参数.计算表明:头车的气动性能和运行稳定性受横风的影响最大;根据车辆动力学性能参数确定的列车安全速度限值与横风风速之间并非线性关系.参照有关高速列车运行稳定性评定标准,给出了不同横风风速下高速列车安全运行的速度限值.     

稀土元素改善S20A钢横向时效冲击性能的研究

本文研究了在S20A钢中稀土元素对横向时效冲击性能的影响。结果指出:S20A钢加稀土元素后,横向时效冲击值显著提高;在一定的RE/S值范围内,RE/S值与横向时效冲击性能之间成线性关系;这种性能的变化,是由于稀土元素改变了夹杂物的性质、数量、形态和分布,使MnS变质为分散分布的呈圆形或椭圆形的稀土硫化物所致;稀土元素对横向时效冲击值的影响与对横向(未时效)冲击性能的影响是不同的,当O/S值较低时,从钢材性能和组织两方面来考虑,应控制RE/S=1。     

基于非线性模型预测控制的自动泊车路径跟踪

与行驶速度较高的其他无人驾驶工况相比, 自动泊车时参考路径的曲率较大, 因此车辆转向轮转角速度的限制等系统约束条件会严重影响自动泊车路径跟踪控制器的性能. 为了解决这一问题, 提出了基于非线性模型预测控制的自动泊车路径跟踪控制器, 并在MATLAB/Simulink和PreScan联合仿真环境中将该控制器与基于线性时变模型预测控制的控制器进行了对比. 仿真结果表明非线性模型预测控制器可以实现多约束条件下的自动泊车, 泊车完成后车辆航向与车位中线的夹角为0.0189 rad, 车辆后桥中点与车位中线的距离为0.1045 m, 仅为车身宽度的5.56%. 相比线性时变模型预测控制器, 非线性模型预测控制器具有泊车精度更高、安全裕度更大、泊车耗时更少等优势. 在实时性方面, 该控制器也能够满足自动泊车的需求.      

轴箱钢簧断裂失效及结构参数优化分析

某型轨道车辆一系轴箱钢簧在服役期间频繁出现断裂失效现象,影响运行安全性的同时也增加了运维成本。为分析钢簧失效原因并延长其服役寿命,对钢簧开展了断口材料测试和分析,明确其为典型的疲劳失效;同时根据相关动态测试结果,明确了钢簧失效原因是车轮十阶多边形激励主频与钢簧固有频率重合,产生共振,加剧钢簧的疲劳失效进程。基于皮尔逊相关系数法提出优化弹簧结构参数的方案,并根据刚柔耦合多体动力学模型分析优化方案的效果以及整车动力学性能指标的变化。研究结果表明,使用该优化方案后,钢簧所受动应力明显减小,优化效果明显,整车动力学性能变化不大,满足设计要求。     

一种烧结炉温度神经网络动态矩阵控制器

针对工业烧结炉具有大时滞、非线性的问题,提出了一种基于RBF神经网络的动态矩阵预测控制方法。该方法将RBF神经网络与动态矩阵预测控制相结合,既保留了常规预测控制的优点,又克服了复杂对象难以精确建模的缺点,有效地解决了不确定时滞对烧结炉温度控制性能的影响。仿真结果表明,该方法比常规预测控制有更好的控制效果。