基于高斯混合-隐马尔可夫模型的速差转向履带车辆横向控制驾驶员模型

为解决基于离合器转向机的履带车辆在无人行驶条件下的横向控制问题,采用一种基于高斯混合-隐马尔可夫模型的统计学习方法构建驾驶员模型,以实现对驾驶员跟踪控制操控经验的表述。利用经过大量试验采集获得的经验驾驶员操控数据对模型进行训练。以基于高斯混合模型表征的车辆速度和航向偏差作为隐马尔可夫模型的观测状态参量,并利用高斯混合模型对左右操纵杆位置进行转向模式划分,以转向模式作为隐马尔可夫模型的隐藏层状态参量,通过对模型的训练最终实现对于驾驶员操控经验以及车辆特性的统计学描述。利用上述模型对跟踪控制过程中的期望转向模式进行预测分析,结果表明该模型能够较准确地对转向模式进行预测。     

基于双层驾驶员模型的履带车辆纵向与横向协同跟踪控制方法

为解决基于离合器转向机速差转向履带车辆的路径跟踪控制问题,采用一种基于双层驾驶员模型的纵向与横向协同跟踪控制方法,以实现对期望路径的跟踪控制。第1层驾驶员模型以高斯混合隐马尔可夫模型为基础,以期望跟踪轨迹为输入,实现对转向模式序列的预测输出及切换控制,其中转向模式包括直驶模式、行进间转向模式与原地转向模式;第2层驾驶员模型以模糊逻辑来表征行进间转向模式下经验驾驶员纵向与横向控制配合规律,并最终依据期望航向校正偏差生成纵向、横向控制量。试验结果表明,上述控制算法能够有效地利用驾驶员的先验经验,解决车辆纵向与横向强耦合特性及转向不确定性给跟踪控制系统带来的挑战,最终实现车辆在特定场景下轨迹跟踪误差小于1.0 m的路径跟踪控制。     

有级转向履带车辆的驾驶员操控行为模型

为解决有级转向履带车辆驾驶员操控经验的表征问题,以采集得到的大量真实驾驶数据为依托,提出一种基于操控基元序列的驾驶员操控行为表征模型。操控基元以高斯混合模型表征,并以有向图的形式完成驾驶员操控基元切换序列的提取与类别辨识;依据不同类别的操控基元序列辨识结果完成了对驾驶数据的重分组,利用隐马尔可夫-高斯混合模型完成每一个类别下的驾驶员操控行为模型训练。结果表明：所提取出的操控基元序列既能完成对驾驶员转向操控基元切换行为的表征,又能实现对轨迹基元类别的合理划分;在给定期望轨迹所对应的预测时域内,驾驶员操控行为模型能够实现特定条件下的驾驶员转向操控量预测,预测平均偏差在4.2%以内。     

基于SNVA的机动目标状态估计

利用位置预测估计值与位置滤波估计值之间的偏差进行加速度方差自适应调节,提出一种基于状态噪声方差自适应(SNVA)的机动目标状态估计方法。采用SNVA对目标加速度噪声方差进行自适应调整,实现了对当前统计模型的改进; 利用扩展卡尔曼滤波算法对目标状态进行估计。仿真结果表明,基于SNVA的扩展卡尔曼滤波算法对机动目标速度估计的绝对误差小于0.1 m/s,加速度估计的绝对误差小于0.1 m/s²,能够对机动目标的状态进行准确的估计。     

电传动履带率辆横坡直驶控制策略研究

推导了横坡直驶动力学模型、预测及控制模型。在对驾驶意图及车辆运动状态识别分析的基础上,对比传统履带横坡直驶控制,提出了一套全新的电传动履带车辆横坡平稳直驶控制思路和方法。针对不同路面变化、不同行驶速度变化的横坡工况,利用Matlab/Simulink软件对电传动履带车辆横坡平稳直驶控制系统进行了建模与仿真。验证了所建立的模型和所采用的横坡平稳直驶控制策略,并得出了不同工况下的仿真结果。     

爆炸震动对整体隔震电磁屏蔽室屏蔽效能的影响

为解决电磁屏蔽室在爆炸引起的地冲击震动下屏蔽效能严重下降的问题,结合自有专利技术的隔震器,设计建造了整体隔震电磁屏蔽室,并利用野外化爆试验及屏蔽效能测试,研究爆炸冲击震动对整体隔震电磁屏蔽室屏蔽性能的影响。测试结果表明,在累计装药量160 kg的多炮次爆炸冲击震动下,尽管输入的震动加速度峰值高达115 m/s²,但采取了整体隔震措施的屏蔽室底板加速度响应峰值仅18 m/s²,有效地减轻了冲击震动对屏蔽室的不利影响,实现了所设计的电磁屏蔽室屏蔽效能不出现较大损失,仍满足Ⅰ级屏蔽指标的要求。     

一种小波域图像贝叶斯去噪方法

提出了一种使用隐马尔可夫树和混合高斯模型的小波域图像贝叶斯去噪方法。该方法对含噪图像进行小波变换,用隐马尔可夫树和混合高斯模型建立小波系数的先验模型,从而获取原图像的先验信息,然后利用模型参数和含噪图像小波系数估计原图像小波系数,通过小波逆变换得到去噪图像。仿真结果表明,该方法能有效克服阈值去噪算法的缺点,提高小波域图像去噪算法的性能。     

基于越野工况预测的混合动力履带车辆能量管理策略

针对越野环境下混合动力履带车辆能量管理问题,设计了一种基于越野工况预测的能量管理策略。使用车载传感器测量车速、车辆姿态角,基于支持向量机进行路况分类,建立越野路况识别模型;针对不同的越野路况,基于马尔可夫链利用历史行驶车速和加速度建立速度预测模型;以某混合动力履带装甲车辆为对象,设计模型预测控制策略进行能量管理控制。研究结果表明,所提出的能量管理策略能够完成越野环境下履带车辆能量管理控制目标,有利于改善混合动力履带车辆性能。     

履带车辆行驶平顺性仿真分析研究

应用履带车辆仿真软件ATV,建立整车多刚体系统模型和正弦波路面谱,进行了整车行驶平顺性的仿真分析,研究不同车速下车辆驾驶员位置的垂直振动加速度、水平振动加速度、以及人体承受振动的持续时间,并且通过与实测数据比较,验证了模型的合理性.     

高速履带车辆机电悬架惯量分析与滤振缓冲设计

为解决高速履带车辆机电悬架在高频区性能恶化与结构可靠性的问题，分析基于扭杆的机电悬架刚度特性，求解悬架杆系复杂运动关系，计算机电执行器的等效惯性质量，建立考虑惯性质量与负重轮阻尼的2自由度机电悬架模型。量化分析惯性质量对悬架性能的不利影响，得到影响悬架平顺性、部件可靠性的惯性力的频域分布区间与功率谱密度分布区间。根据悬架惯性力的频域分布，以及悬架动挠度的幅频特性，提出滤振与缓冲的措施，建立带有滤振缓冲器的悬架模型。仿真和试验结果表明：滤振缓冲能够有效降低惯性质量影响，在D级路面40 km/h行驶工况下，将原惯性力的均方根值由原2 143 N降低至175 N。同时簧载质量加速度均方根值，由原3.510 8 m/s²降低至1.268 2 m/s²。台架测试证明齿圈应力在采用滤振缓冲措施后得到较大衰减，最大值由519.9 MPa降低为110.1 MPa。通过仿真和试验，验证了滤振与缓冲的措施能够提升机电悬架的性能，有助于解决惯性质量带来的高频区性能恶化的问题。     

超流体陀螺的动态性能研究

为研究新型高精度超流体陀螺的动态性能,分析了影响其可测的角加速度因素;在构建了热驱动时约瑟夫森频率数学模型的基础上,对可测的角加速度进行了数值分析。研究结果表明：根据通用的参数,超流体陀螺可测的角加速度最大值约为0.32 rad/s²,因此超流体陀螺的动态性能较小,它适合应用于对角速度的精度要求很高,且角速度缓慢变化的领域。     

基于拓扑路网的多挡无人履带平台路径重规划

针对越野环境中无人履带混合动力平台重规划鲁棒性差、场景适应性弱的问题,提出一种通过融入多目标函数模型进行规划路径重构,采用三次螺旋线对重构路径进行多阶段采样优化来生成重规划路径的方法。该方法主要研究无人履带平台运动过程中行驶路径出现局部动态无解、全局规划被动触发重规划功能、重新生成可达目标点的参考轨迹的策略,重点解决重规划时回退道路行驶的成本最优问题。平台搭载两挡行星自动机械变速器,无人平台在行进过程中可根据行驶速度切换到不同挡位,以应对不同路面条件下的速度需求,保证平台具有较强的可通过性。通过实车平台验证新方法针对不同越野场景,根据通行时间、能量消耗和换挡次数的三参数目标代价函数模型,得到最佳的重规划策略并生成一条最优可通行路径。研究结果表明：基于拓扑路网的多挡无人履带平台路径重规划方法降低了重规划过程的时间和能量成本,在兼备考虑时间、能量以及不同转弯半径和速度时选择适当的挡位,确保平台纵向运动动力性的同时,也充分考虑了时效性和经济性。     

履带车辆纵向与垂向耦合动力学模型及功率特性

越野工况履带车辆动力学是车辆越野行驶能力预测的理论基础.考虑高机动履带车辆越野行驶纵向运动和垂向运动耦合效应,提出履带车辆纵向与垂向耦合动力学建模方法.建立车辆耦合动力学模型,对车辆在典型路面上的行驶性能进行仿真,并进行实车测试验证,进而量化分析履带车辆系统的功率特性.仿真结果表明:该模型可以表征车辆在不同类型路面上行...     

6×6电驱动轮式车辆驱动防滑控制研究

针对6×6电驱动滑动转向无人地面车辆,建立了非线性18自由度车辆动力学模型,基于电动机驱动车轮扭矩精确可控的特点,以滑转率为调节对象,开发了基于平滑切换的复合Fuzzy-PID驱动防滑控制策略,通过Fuzzy控制器提高防滑控制系统的动态性能和不平路面的适应性能,采用增量式PID控制器提高防滑控制系统的稳态性能和控制精度。结合低附路面、高附转低附对接路面、低附转高附对接路面和对开路面4种路况,对防滑控制策略进行了仿真,仿真结果表明所提防滑控制策略能够快速、有效、平滑地抑制驱动轮的瞬时滑转。     

提拉缸式鱼雷发射装置内弹道建模与试验

为解决水面舰艇鱼雷发射作战准备时间长,载弹保障能力差的问题,提出了一种水面舰艇提拉缸式鱼雷发射装置方案。采用Simulink和Adams联合仿真的方式,建立发射装置高压空气发射过程的动力学模型,进行仿真分析,并基于小型原理样机对仿真结果进行了试验验证。仿真和试验结果表明：在气瓶压力为25 MPa时,发射过程中提拉缸峰值压力为9.3 MPa,整个装置零部件间最大接触力为66.6 kN,鱼雷出管速度达到14.7 m/s,最大加速度为236 m/s²,发射时间为0.14 s;研究结果验证了以提拉缸为动力组件的轻型鱼雷发射方案是可行的。     

潜望式激光通信终端的扰动抑制与动态跟踪方法

潜望式激光通信终端系统内部执行机构的力矩脉动以及外部扰动等因素,会影响通信链路建立过程中伺服系统的跟踪精度与稳定性。为提高伺服系统的抗干扰能力与跟踪性能,采用降低执行结构的力矩波动、提升系统运行速度平稳性的方法,对系统的低速平稳性以及动态跟踪过程进行测试和分析;通过通信终端控制系统的动态跟踪实验,验证控制策略的有效性。实验结果表明：在最大速度为0.131°/s、最大加速度分别为0.137°/s²、0.329°/s²的平台扰动条件下,方位轴和俯仰轴的粗精复合跟踪精度都可以达到2 μrad以内,验证了通信终端伺服系统的抖动抑制能力及其系统的动态跟踪性能。     

分布式电驱动无人高速履带车辆越野环境轨迹预测方法研究

越野环境下,无人车辆轨迹预测是车辆轨迹跟踪和精确导航的核心模块,预测误差将直接影响无人车辆行驶任务完成的准确程度。为实现速差转向式履带车辆在复杂越野环境下无人行驶轨迹准确预测的目的,搭建了分布式电驱动无人履带车辆系统,实现了车辆动态过程中的无人系统数据和车辆底层状态数据的同步采集。建立了速差转向车辆运动学模型,分析了履带车辆滑动转向特性。分别采用扩展卡尔曼滤波(EKF)方法和Levenberg-Marquardt方法对转向过程中的滑动参数进行估计,并完成了车辆轨迹预测。基于真实越野环境下的实车数据进行了验证。试验结果表明：相比于履带车辆理想预测模型,所采用的两种轨迹预测方法都大幅降低了车辆轨迹预测误差;对误差均值而言,EKF方法预测轨迹优于Levenberg-Marquardt方法;对误差标准差而言,后者优于前者,且随着转向程度的增加而增大。     

电传动履带车辆感应电机驱动系统建模与性能预测

详细分析了某电传动履带车辆用100/150 kW三相交流感应电机转子磁场定向矢量控制原理,推导了数学模型并在此基础上利用Matlab/Simulink对感应电机驱动系统进行了建模与仿真分析。通过感应电机驱动系统实际台架试验对整个电机以及驱动系统的特性进行了详细的分析和评价。仿真与台架试验结果表明,所建立的模型正确,整个驱动控制系统具有额定转速之下恒转矩、额定转速之上恒功率、较宽的调速范围、良好的动态特性等特点。为了进一步评价此大功率感应电机驱动系统在电传动履带车辆上的实际应用,运用基于Matlab/Simulink种多体动力学分析软件RecurDyn的接口技术进行协同仿真研究,以0～32 km/h的加速性能和车速v=10 km／h、转向半径R=B的转向性能为例,对整车性能进行了预测。