智能汽车换道控制算法的仿真研究

针对传统智能车辆跟随轨迹控制方法所存在的延迟反应问题,基于预瞄一跟随理论建立了智能车辆换道过中的轨迹跟随运动模型,提出了智能车辆换道过程中的控制算法.在PreScan和matlab/simulink的联合仿真环境下,实现了智能车辆换道过程中轨迹跟随控制,并进行了36km/h、72km/h和108km/h速度下的仿真验证.仿真结果表明,仿真轨迹与实测换道轨迹走势接近且重合度较高.     

考虑车辆横向主动安全的智能驾驶员模型

结合智能车面临的横向安全问题, 设计了一种具有横向安全性的智能驾驶员模型. 该系统由转向控制、速度控制和决策规划三个模块组成. 该系统的主要作用包括: 一是通过在转向控制中加入主要约束提高车辆在转向过程中的横向稳定性, 减小车辆发生侧滑、侧倾、侧偏等风险; 二是在换道场景下, 决策规划单元合理分析交通环境中的车间距并计算出驶入临近车道的速度和轨迹, 使智能车实现安全换道. CarSim/Simulink仿真结果表明, 该智能驾驶员系统提高了车辆行驶的横向安全性.     

基于自适应MPC算法的轨迹跟踪控制研究

为了保证智能车辆在低附着且变速条件下跟踪控制的精确性和稳定性,提出一种基于自适应模型预测控制（MPC）的轨迹跟踪控制算法。针对低附着条件下轨迹跟踪存在行驶稳定性较差的问题,对车辆动力学模型添加侧偏角软约束,分别设计有无添加侧偏角约束的MPC控制器。仿真结果表明,添加侧偏角约束后MPC控制器性能更优,车辆行驶稳定性得到有效提高。在此基础上,又提出了一种自适应的轨迹跟踪控制策略,能够根据车辆速度的变化,实时产生预测时域[(Hp)],分别设计自适应的MPC控制器与4组定值[Hp]的MPC控制器。仿真结果表明,基于自适应模型预测控制的轨迹跟踪控制算法在提高低附着且变速条件下智能车辆轨迹跟踪控制的精度和稳定性方面具有一定的有效性和先进性。     

智轨电车自主导向与轨迹跟随技术研究

智轨电车是一种城市轨道交通新制式,自主导向与轨迹跟随系统作为其关键技术,解决了多编组铰接车辆在转向过程中占路宽度大、灵活性差、转向不及时及误差大等难题,保证了车辆在转弯过程中的快速性、准确性及稳定性。文章首先介绍了自主导向系统组成,然后分析了轨迹跟随控制原理,并建立了智轨电车转向系统模型。仿真分析与试验结果表明,该系统能很好地满足车辆在转向过程中的响应速度及轨迹跟随精度要求。     

考虑车辆跟驰作用和通信时延的网联车辆队列轨迹跟踪控制

针对智能网联车辆轨迹跟踪问题, 本文通过考虑车辆跟驰作用和车车通信过程中存在的通信时延, 提出了一种分布式非线性轨迹跟踪控制器. 具体来讲, 首先, 提出一种双向领导跟随通信拓扑来描述智能网联环境下车辆间的通信连接. 其次, 考虑车辆跟驰作用和通信时延, 设计一种分布式非线性轨迹跟踪控制器. 然后, 使用Lyapunov方法证明了所设计控制器的稳定性. 最后, 考虑速度干扰作用于领导者车辆, 针对无时延、同质时延和异质时延等三种场景进行数值仿真实验. 仿真结果表明: 本文所设计的控制器不仅保证了车辆位置跟踪误差收敛到原点, 而且车辆运动规律符合交通流理论, 即无负位置跟踪误差和负速度现象.     

基于微分平坦与MPC的智能车换道控制算法

为了提高智能车换道的安全性,提出了一种基于微分平坦理论与模型预测控制(MPC)算法相结合的智能车换道轨迹规划与跟踪算法。该算法利用约束求解得到基于sigmoid函数的优化路径;将其与多项式参数化时间函数作为平坦输出,利用微分平坦理论构造一个非线性性能指标函数并对其进行优化求解完成车速规划;从而实现对智能车辆路径-速度分解式的轨迹规划。利用动力学模型预测控制算法线上控制的优点,对智能车的车轮转向进行实时控制,使得车辆按照规划好的轨迹行驶完成换道。通过CarSim与MATLAB/Simulink的联合仿真,将提出的轨迹规划算法应用于车辆系统仿真软件中进行验证,结果表明该算法能够实现对智能车进行轨迹规划和跟踪控制,使其安全高效地换至目标车道。     

基于时变间距和相对角度的无人车跟随控制方法研究

本文考虑实际道路上的车辆跟随运行模式,研究了无人车以时变的相对距离和相对角度跟随行驶的控制问题.本文首先采用领航跟随模式建立了领航车与跟随车之间的误差模型,将无人车之间的相对距离和相对角度作为时变量输入.接着使用反馈控制法设计了跟随车速度控制器和角速度控制器.用李雅普诺夫方法证明了控制器的稳定性,用Barbalat引理从理论上证明了跟踪误差渐近收敛.最后用Matlab/Simulink对无人车的跟随控制进行仿真,仿真结果表明在无人车之间的相对距离和相对角度是时变量的条件下,跟随车可以很好地沿着领航车的前进轨迹跟随行驶.     

无人车辆轨迹规划与跟踪控制的统一建模方法

无人车辆的轨迹规划与跟踪控制是实现自动驾驶的关键.轨迹规划与跟踪控制一般分为两个部分，即先根据车辆周边环境信息以及自车运动状态信息规划出参考轨迹，再依此轨迹来调节车辆纵横向输出以实现跟随控制.本文通过对无人车辆的轨迹规划与跟踪进行统一建模，基于行车环境势场建模与车辆动力学建模，利用模型预测控制中的优化算法来选择人工势场定义下的局部轨迹，生成最优的参考轨迹，并在实现轨迹规划的同时进行跟踪控制.通过CarSim与MATLAB/Simulink的联合仿真实验表明，该方法可在多种场景下实现无人车辆的动态避障.     

人驾车辆与网联车辆混合车队控制系统的稳定性分析

针对当前交通中存在的人驾车辆与智能网联车辆混合排布问题,文中提出了一种分布式控制结构。利用人驾车辆和网联车辆分布式控制的思想,基于车-车通信建立了人驾车辆和智能网联车辆模型。考虑到人驾车辆在行驶过程中只能通过前瞻和观看后视镜的方法获得前后车的相关信息,而获得的后车信息往往误差较大,因此在设计人驾车辆控制器时,只考虑相邻前车车辆位置和速度信息。而对于智能网联车辆,在行驶过程中,需考虑其能够与队列中相邻前车通信时的位置信息、速度信息和加速度信息。在此基础上,建立了混合车队车辆模型,设计了相关控制算法,并利用Lyapunov相关理论证明了算法的稳定性。仿真结果表明,在设计的控制律下,跟随车辆能够达到期望间距和期望速度,系统在控制律下达到稳定状态。     

基于停车线位置的左转车辆行驶轨迹仿真模型

以信号交叉口左转车辆为研究对象,根据数值逼近和几何学原理,建立了停车线位置改变前后两种不同的左转车辆行驶轨迹仿真模型。对于当前交通状态,采用最佳平方逼近和Chebyshev近似原理的方法,建立了左转车辆行驶轨迹的三次抛物线模型,并通过实例予以验证;对于停车线位置改变后的未来状态,给出了直线—回旋线—回旋线—直线组合的左转车辆行驶轨迹模型。进一步,建立了停车线位置与临界半径函数关系线性模型,使回旋线参数计算更为简单。仿真结果表明,所建模型较好地逼近了相应交通状态。     

弹道导弹极限能量弹道的求解与仿真

弹道导弹的弹道运动可以看作是导弹绕地心质点的二体运动,在经过发射点到落点的多个椭圆弹道中,发射速度最小的弹道称为最小能量弹道。一般来讲,随着发射速度的增大弹道落点速度和俯角都会增大,因此较高的发射速度可以提高导弹的末端突防概率。在椭圆轨道扁心率与轨道参数关系的研究基础上,研究提出了极限能量弹道轨道根数的求解方法,并进行了仿真开发和实现。理论和仿真结果证明了依靠提高发射速度来增大落点速度和俯角推断的正确性。     

飞机相遇模型仿真工具的研究

飞机的自主控制方法是空管领域研究的重点,尤其是飞机自主控制中的碰撞避险系统。本文提出了基于贝叶斯网络的飞机相遇模型,并以此模型为基础生成随机的相遇仿真数据。在实现仿真的过程中,本文利用有限的中国民航飞机飞行数据,先仿真一架飞机的航迹,在此基础上仿真两架相遇飞机每秒的高度、速度、加速度、转角速率大小,利用飞机相遇模型来依概率产生模拟相遇数据。此仿真航迹是没有任何碰撞预警情况下的航迹,两架飞机在相距一定距离之外均不会自主做出回避。本文利用了Matlab作为开发平台。     

三平动绳牵引并联机器人轨迹预处理算法

研究了一种新型飞行摄像平台,能够实现摄像机在大范围的三维空间内可以沿任意轨迹快速运动的摄像平台;摄像平台的运动由四台伺服电机带动四根缆绳并联拖动;绳牵引并联机器人是一种将电机的运动和力以绳为介质并行地转换为末端执行器运动和力的装置,具有结构简单、工作空间大、惯性小等优点;运动过程中满足轨迹光滑、不能出现停顿、振动,为了获得连续、平稳、无噪声的轨迹,文章采用轨迹预处理的方法,当出现轨迹不光滑,且影响了拍摄质量的情况下,采用三次样条圆弧插补的方法对其进行光滑处理,仿真结果表明该圆弧插补预处理算法能够很好地解决吊舱在高速运行而引起加速度过大的问题,进而达到提高运行效率的目的。     

基于BP神经网络的坦克炮弹外弹道仿真模型

对坦克炮弹外弹道形状进行仿真具有多方面重要意义,目前的一些通用仿真模型常与实际相差太远,或模型复杂、条件苛刻、计算量大,不便实际应用。BP神经网络具有非常强的非线性映射能力,在分类、预测等方面已得到广泛的应用。将BP神经网络应用于坦克炮弹外弹道形状的仿真研究,获得了很好的瞄准角与弹道形状的映射关系。通过对该模型在仿真预测中的应用进行实证分析,结果表明,该方法不仅简单,而且行之有效,较好地解决了通用仿真模型中的一系列问题。     

弹道导弹弹道建模与仿真技术研究

在弹道导弹建模优化的研究中,针对弹道导弹防御技术仿真应用,建立了弹道导弹弹道仿真模型.首先基于最优能量椭圆弹道理论,采用优化迭代方法,考虑地球自转影响,建立了弹道导弹自由段模型,并根据导弹性能参数,建立了主动段和再入段弹道模型,从而得到从发射点到落点的包含不同飞行段特性的完整弹道模型.其次利用上述弹道模型开展仿真,得到了导弹飞行轨迹参数和二维和三维弹道演示效果.证明提出的弹道导弹仿真模型,弹道构建速度得到优化加快,能以较高的置信度反映弹道导弹运动特性,能够满足弹道导弹防御技术仿真应用要求.     

国内兵器靶场试验测试现状及发展趋势

着重介绍了国内兵器靶场外弹道飞行、毁伤威力、导引头半实物仿真等常规武器试验及测试能力的现状,同时分析了国内常规武器系统发展方向及对兵器靶场试验测试的需求,并针对测试需求提出了兵器靶场试验测试未来的发展趋势以及急需突破的关键技术。     

神经网络在机器人路径规划中的应用研究

机器人路径规划是人工神经网络应用于机器人控制的重要内容 .本文提出采用碰撞罚函数进行无碰撞轨迹规划 ,给出了无碰撞轨迹规划的人工神经网络算法 ,并进行了计算机仿真     

外弹道可视化仿真研究与实现

当前对于炮弹外弹道的研究主要以数据处理分析为主,缺乏以动态实时直观的仿真方式对外弹道进行分析和处理。在介绍了外弹道数学模型,分析了各种数值仿真方法的基础上,通过构建基于OpenGL的三维视景仿真环境和基于Matlab的二、三维坐标轴,实现了基于数值仿真实时驱动的弹道可视化仿真平台,借助此平台对炮弹的飞行轨迹、实时运动姿态及落点散布进行了仿真验证和分析,得到了不同风速对炮弹飞行轨迹的影响程度。     

助餐机器人轨迹跟踪控制实验研究

助餐机器人机械本体由三自由度机械手和旋转桌面构成。在完成助餐机器人控制系统硬件电路基础上,利用dSPACE软硬件环境和Matlab/Simulink系统建模方法,搭建了助餐机器人控制系统的半物理仿真实验平台。完成了助餐机器人伺服控制系统的研究与开发,设计了机器人控制器,同时完成了助餐机器人肘关节和腕关节的直线轨迹与圆弧轨迹跟踪实验,获得了理想的实验结果,为整个助餐机器人系统的控制研究奠定了基础。     

基于OpenGL的翼身调姿对接仿真系统开发

针对一种由三轴定位器构成的飞机翼身调姿对接系统,阐述其调姿对接流程,通过机身、机翼轨迹规划及其相应的定位器运动学逆解,实现其调姿算法. 采用面向对象技术,在Visual Studio 2010环境下利用OpenGL（Open Graphic Library）图形库函数开发翼身调姿对接仿真软件,结合定位器运动学方程和翼身轨迹规划实现整个模型在软件界面中的动态仿真,仿真结果能够直观反映机身或机翼位姿及其动态过程,验证了翼身调姿对接算法的正确性.