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Energy-efficient joint UAV secure communication and 3D trajectory optimization assisted by reconfigurable intelligent surfaces in the presence of eavesdroppers
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作者 Huang Hailong Mohsen Eskandari +1 位作者 Andrey V.Savkin Wei Ni 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期537-543,共7页
We consider a scenario where an unmanned aerial vehicle(UAV),a typical unmanned aerial system(UAS),transmits confidential data to a moving ground target in the presence of multiple eavesdroppers.Multiple friendly reco... We consider a scenario where an unmanned aerial vehicle(UAV),a typical unmanned aerial system(UAS),transmits confidential data to a moving ground target in the presence of multiple eavesdroppers.Multiple friendly reconfigurable intelligent surfaces(RISs) help to secure the UAV-target communication and improve the energy efficiency of the UAV.We formulate an optimization problem to minimize the energy consumption of the UAV,subject to the mobility constraint of the UAV and that the achievable secrecy rate at the target is over a given threshold.We present an online planning method following the framework of model predictive control(MPC) to jointly optimize the motion of the UAV and the configurations of the RISs.The effectiveness of the proposed method is validated via computer simulations. 展开更多
关键词 Unmanned aerial systems(UASs) Unmanned aerial vehicle(UAV) Communication security Eaves-dropping Reconfigurable intelligent surfaces(RIS) Autonomous navigation and placement Path planning model predictive control
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自适应MPC智能车轨迹跟踪控制 被引量:1
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作者 黄益绍 王博 +1 位作者 李晨艳 袁朋涛 《中国测试》 北大核心 2025年第2期169-175,共7页
为解决智能车在不同车速行驶时稳定性差、轨迹跟踪误差大的问题,提出一种自适应参数控制器。首先,基于简化的三自由度动力学模型,根据Fiala轮胎公式建立轮胎的非线性模型,采用递归最小二乘法识别轮胎侧偏刚度的变化;针对车辆在不同速度... 为解决智能车在不同车速行驶时稳定性差、轨迹跟踪误差大的问题,提出一种自适应参数控制器。首先,基于简化的三自由度动力学模型,根据Fiala轮胎公式建立轮胎的非线性模型,采用递归最小二乘法识别轮胎侧偏刚度的变化;针对车辆在不同速度行驶时轨迹跟踪偏差较大的问题,由600组离线仿真实验筛选出287条有效数据组合,采用TOPSIS熵权法得到不同车辆行驶速度下预测时域和控制时域的最优组合,并对每一组速度和与之对应的时域参数做出样条插值拟合处理,设计自适应参数控制律。使用CarSim/Simulink联合仿真,对比固定参数控制器与自适应参数控制器的仿真效果,结果表明:车辆在加减速工况下最大横向偏差缩小48.8%,最大航向偏差缩小63.3%,最大质心侧偏角缩小5.5%。可见,文章设计的参数自适应控制器更具稳定性,跟踪性能更好。 展开更多
关键词 模型预测控制 侧偏刚度 智能车辆 自适应 轨迹跟踪
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基于机器学习的巷道围岩变形融合分析及预测模型
3
作者 王猛 袁春玉 +4 位作者 李鑫磊 胡超 袁瑞甫 尚栋煌 王成 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第4期75-91,共17页
为解决巷道变形预测和破坏区定位困难等问题,建立了多重扰动底抽巷围岩数值分析模型,选取围岩强度、侧压系数等地质参数,巷道断面尺寸、抽采钻孔、支护强度等开采参数作为研究对象,获取了多因素扰动下底抽巷顶板变形数据集,采用随机森... 为解决巷道变形预测和破坏区定位困难等问题,建立了多重扰动底抽巷围岩数值分析模型,选取围岩强度、侧压系数等地质参数,巷道断面尺寸、抽采钻孔、支护强度等开采参数作为研究对象,获取了多因素扰动下底抽巷顶板变形数据集,采用随机森林、极端随机树、GBDT、XGBoost等机器学习算法,分别建立了单一基学习器巷道变形预测模型,以弹性网算法为元学习器,利用Stacking融合方法,对不同基学习器输出模型进行了融合处理,构建了多重扰动底抽巷围岩变形融合预测模型,评价了各特征因素对巷道变形的抑促效应,识别了影响底抽巷围岩稳定的主控因素。以赵固二矿14040运输巷底抽巷为工程背景,利用建立的巷道变形预测模型,以巷道实际生产地质条件和开采参数作为输入项,通过设置巷道期望变形量,逆向运算并输出了试验巷道建议支护强度,并指导了现场巷道支护设计及关键参数确定。现场应用结果表明,采用建议支护强度后,巷道实测变形值处于决策模型规定的允许范围内,顶板变形量仅为原支护的52%,有效控制了巷道围岩大变形。基于机器学习建立的巷道变形预测模型为巷道稳定维护提供了一条新途径,促进了煤矿巷道智能运维技术的发展。 展开更多
关键词 巷道变形 机器学习 预测模型 智能运维 围岩控制
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期望状态约束下多车协同编队与分布式优化方法
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作者 袁振洲 周博涵 +1 位作者 陈沫 杨洋 《交通运输系统工程与信息》 北大核心 2025年第2期119-127,145,共10页
传统研究主要关注车辆间交互和以稳定间距为主导的编队分析,缺乏从多维状态角度对编队过程进行引导和约束以满足更加精细化的交通控制需求。因此,本文提出一种基于期望状态约束的车辆编队优化方法,优化纵向控制过程。首先,定义编队期望... 传统研究主要关注车辆间交互和以稳定间距为主导的编队分析,缺乏从多维状态角度对编队过程进行引导和约束以满足更加精细化的交通控制需求。因此,本文提出一种基于期望状态约束的车辆编队优化方法,优化纵向控制过程。首先,定义编队期望状态,涵盖编队完成时间、距离、速度、加速度和间距这5个维度;随后,针对编队头车前方无其他车辆干扰的理想场景,基于模型预测控制方法建立无前车干扰的编队控制优化模型,并进一步针对存在前车干扰的常见场景,提出相应的编队控制模型;采用基于相邻车辆对的分布式计算策略,在降低计算压力的同时提升编队过程的安全性和鲁棒性;最后,基于Python搭建可视化仿真程序验证算法的有效性。结果表明:过短的期望距离和期望时间是阻碍编队可行的主要原因,并且随着期望距离和期望速度的提高,编队可行的最短时间阈值将相应提高;车辆行驶过程中,可行期望状态下编队的实际执行效果良好,最终编队状态与期望编队状态的偏离率小于1‰,同时能够确保轨迹的安全和平滑;在计算效率上,分布式比集中式策略有优势,并且优势会随编队规模的增大而显著,在由9辆车组成的较大规模编队任务中,最长计算时间不超过0.3 s。 展开更多
关键词 智能交通 期望编队状态 模型预测控制 车辆编队 分布式优化
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限制水域智能船舶安全航速自适应控制方法
5
作者 吴兵 苏鑫 刘佳仑 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第7期1349-1356,共8页
针对大型船舶航速低时乘潮历时长、航速高时下沉量大的问题,本文提出了一种乘潮潮时和下沉量双重约束的智能船舶安全航速自适应控制方法。通过对比分析不同航速推算公式,引入BarrassⅡ型公式,研究了船舶航行下沉量与最大安全航速的关系... 针对大型船舶航速低时乘潮历时长、航速高时下沉量大的问题,本文提出了一种乘潮潮时和下沉量双重约束的智能船舶安全航速自适应控制方法。通过对比分析不同航速推算公式,引入BarrassⅡ型公式,研究了船舶航行下沉量与最大安全航速的关系。基于四自由度船舶运动模型,结合富裕水深和乘潮航行需求,构建了动态安全航速约束框架。通过动态约束与非线性模型预测控制,设计了安全航速约束的代价函数,并使用Lyapunov函数证明稳定性,实现了在内河水深吃水比受限情况下的航速自适应控制。在长江吴淞口仿真环境中,验证了控制器的有效性,5种增益矩阵下的平均乘潮路程完成率为98.84%,且控制器能根据船舶运动状态和环境调整航速,始终保持在安全范围内。所提出方法能根据水深实现动态航速控制,并满足大型船舶乘潮航行需求。 展开更多
关键词 智能船舶 船舶下沉量 乘潮航行 动态约束 安全航速 自适应控制 非线性模型预测控制 轨迹跟踪
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基于GA-PSO优化的汽车轨迹跟踪和稳定性协同控制
6
作者 田韶鹏 吴思沛 王龙 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第5期10-19,共10页
针对恶劣工况下汽车轨迹跟踪控制的精度和稳定性问题,提出一种基于分层控制策略的解决方案。上层轨迹跟踪控制器和下层直接横摆力矩控制器分别基于模型预测控制(model predictive control,MPC)和滑模控制(sliding mode control,SMC)实现... 针对恶劣工况下汽车轨迹跟踪控制的精度和稳定性问题,提出一种基于分层控制策略的解决方案。上层轨迹跟踪控制器和下层直接横摆力矩控制器分别基于模型预测控制(model predictive control,MPC)和滑模控制(sliding mode control,SMC)实现;通过遗传粒子群优化算法(GA-PSO)优化不同车速和路面附着系数下的控制器参数,得到适用于不同驾驶条件的最佳控制器时域和控制参数;基于此设计协同控制器,进一步改善了轨迹跟踪的准确性和稳定性。为验证策略有效性,在CarSim-Simulink联合仿真平台进行仿真实验。仿真结果表明:所提出控制策略能显著提升追踪效果和横摆稳定性,平均横向误差分别减少89.9%、46.4%和43.3%。 展开更多
关键词 智能车辆 轨迹跟踪 稳定性控制 模型预测控制 滑模控制 遗传粒子群算法
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不确定影响下智能车辆纵向干扰估计与运动控制
7
作者 荆威 赵文强 +2 位作者 魏洪乾 赖晨光 张幽彤 《汽车技术》 北大核心 2025年第5期11-21,共11页
为了消除外部扰动和环境的不确定性因素干扰,提高车辆的速度跟踪精度,提出了一种融合高增益扩张状态观测器(HGESO)和模型预测控制(MPC)的纵向运动控制器。首先,将外部多源不确定干扰整合为速度控制中存在的随机时变阻力,通过高增益扩张... 为了消除外部扰动和环境的不确定性因素干扰,提高车辆的速度跟踪精度,提出了一种融合高增益扩张状态观测器(HGESO)和模型预测控制(MPC)的纵向运动控制器。首先,将外部多源不确定干扰整合为速度控制中存在的随机时变阻力,通过高增益扩张状态观测器进行估计,同时,结合标称状态空间模型,完善车辆纵向动态描述;然后,利用融合干扰阻力的增量式MPC控制器,综合考虑纵向速度跟踪误差、乘坐舒适性以及控制器能耗等因素,设计多目标优化函数并求解最优控制量;最后,精确标定下层控制器映射表,输出油门和制动控制量,提升控制器实时执行能力。结果表明:在大纵坡干扰工况和连续转向工况下,车辆速度跟踪精度分别提升35%~61.54%、26.3%~80.8%,提出的控制策略能够有效消除外部干扰对车辆纵向控制的影响。 展开更多
关键词 智能车辆 纵向运动控制 外部干扰估计 不确定影响 模型预测控制
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考虑道路曲率和车辆稳定性的4WID智能车辆轨迹跟踪控制研究
8
作者 邢迪 王红霞 +1 位作者 周奎 张子越 《现代制造工程》 北大核心 2025年第4期98-108,共11页
针对在高速行驶、低附着路面和大曲率等危险工况下,车辆轨迹跟踪精度低、容易发生失稳的问题,以四轮独立驱动(Four-Wheel Independently Drive, 4WID)智能车辆作为研究对象,提出了一种考虑道路曲率和车辆稳定性的4WID智能车辆轨迹跟踪... 针对在高速行驶、低附着路面和大曲率等危险工况下,车辆轨迹跟踪精度低、容易发生失稳的问题,以四轮独立驱动(Four-Wheel Independently Drive, 4WID)智能车辆作为研究对象,提出了一种考虑道路曲率和车辆稳定性的4WID智能车辆轨迹跟踪控制策略。首先,根据道路曲率实时计算车辆行驶速度,采用模型预测控制算法求解前轮转角,以跟踪期望路径;然后,基于积分滑模控制设计了附加横摆力矩控制器,使用双曲正切函数减小系统抖振,并根据车辆前后轴载荷进行力矩分配,控制目标是在考虑控制执行器约束和车辆稳定性约束的情况下,更加精确稳定地跟踪期望的轨迹;最后,在双移线工况和大曲率工况下进行了仿真实验,结果表明,所设计的控制策略能够有效提高轨迹跟踪精度,降低质心侧偏角峰值和横摆角速度峰值,并保证车辆的横摆稳定性和乘坐舒适性。 展开更多
关键词 智能车辆 四轮独立驱动 轨迹跟踪 模型预测控制 滑模控制
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基于XGBoost算法的摇床分选指标预测研究
9
作者 何微 戴昊霖 陈雯 《矿冶工程》 北大核心 2025年第1期70-75,共6页
提出了一种基于极限梯度提升(XGBoost)算法的摇床分选指标预测方法。该方法通过颜色矩量化矿带的颜色特征,图像矩量化矿带的形态特征,灰度共生矩阵评价指标的对比度、同质性、相关性和ASM能量量化矿带的纹理特征,根据分选过程中矿带颜... 提出了一种基于极限梯度提升(XGBoost)算法的摇床分选指标预测方法。该方法通过颜色矩量化矿带的颜色特征,图像矩量化矿带的形态特征,灰度共生矩阵评价指标的对比度、同质性、相关性和ASM能量量化矿带的纹理特征,根据分选过程中矿带颜色、形态和纹理的变化有效提取摇床矿带特征;然后将图像特征作为输入、选矿指标作为输出,利用XGBoost算法筛选矿带特征并构建预测模型,训练模型并在测试集上预测精矿品位、回收率和精矿产率,实现对分选指标的准确预测。通过与决策树模型和随机森林模型的精矿品位、精矿产率和回收率预测结果对比,基于XGBoost算法的模型对精矿回收率、产率预测精度高。 展开更多
关键词 摇床 特征提取 品位预测 XGBoost 特征选择 图像识别 智能控制 分选指标 预测模型 矿带
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基于误差监测机制的船舶操纵运动自适应在线建模
10
作者 余耀辉 刘溯扬 +2 位作者 王子豪 谢文博 彭艳 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期58-64,共7页
[目的]针对实际航行中船舶动态特性变化所导致的模型失准问题,提出一种基于误差监测机制的船舶操纵运动自适应在线建模方法。[方法]通过模型预测误差监测机制判断模型更新时机,结合滑动窗口技术和支持向量机,基于航行数据实现模型的自... [目的]针对实际航行中船舶动态特性变化所导致的模型失准问题,提出一种基于误差监测机制的船舶操纵运动自适应在线建模方法。[方法]通过模型预测误差监测机制判断模型更新时机,结合滑动窗口技术和支持向量机,基于航行数据实现模型的自适应重训练更新。以KCS集装箱船为研究对象,在变航速的Z形和回转运动场景下对所提方法进行测试验证,并分析误差监测机制中的超参数选取对在线建模的影响。[结果]仿真结果表明,误差检测机制能够降低模型在线更新频率,节约计算资源。相较于离线方法,所提方法在船舶动态特性变化时能够及时更新模型,保障预测精度。[结论]所提方法适用于船舶自身属性、环境变化等引发的动力学特性变化场景,可为船舶运动在线建模与预报提供技术方法,具有实际的工程意义。 展开更多
关键词 船舶 操纵性 人工智能 运动控制 运动预测 在线建模 系统辨识 时变系统
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基于MPC算法的山地果园智能水肥系统设计
11
作者 张真真 华珊 +3 位作者 华咏竹 李双伟 韩恺源 许敏界 《节水灌溉》 北大核心 2025年第6期30-36,共7页
肥料和水分是山地果园作物生长和培育的基础,灌溉设施和水肥比例不精准会影响山地果园的经济效益,水肥一体机可以按照山地果园作物需肥规律和特点制定合理的施肥灌溉方案。为了解决传统水肥一体机存在的管理粗放,智能化水平低,精准性和... 肥料和水分是山地果园作物生长和培育的基础,灌溉设施和水肥比例不精准会影响山地果园的经济效益,水肥一体机可以按照山地果园作物需肥规律和特点制定合理的施肥灌溉方案。为了解决传统水肥一体机存在的管理粗放,智能化水平低,精准性和实时性差的问题,设计了一套基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)算法的智慧水肥一体灌溉系统。该系统利用蓝牙mesh组网获取果园内信息,通过WIFI Halow技术实现数据上传,并通过MPC算法计算电动球阀的开度,实现远程精确控制水肥溶液电导率(Electrical Conductance,EC)。试验结果表明,该系统的调节时间为7.3 s,较群体智能优化PID控制缩短了82.4%,超调量为1.32%,较群体智能优化PID控制减少了80.9%。所设计的系统有效地提高了水肥灌溉过程混肥精度,能够节约灌溉所需的水量、减少人工成本、提升生产效率。 展开更多
关键词 模型预测控制(MPC) 水肥一体化 智能水肥系统 山地果园
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计及变压器寿命的电动汽车分布式控制策略 被引量:1
12
作者 陈佳琦 胡俊杰 马文帅 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第4期92-100,共9页
随着大规模电动汽车接入配电网,无序充电在台区层面易导致变压器过载问题。对此,提出一种考虑变压器寿命的电动汽车分布式控制策略。通过温升模型对变压器进行精细化建模,量化电动汽车充放电对变压器寿命损耗的影响,进一步结合分时电价... 随着大规模电动汽车接入配电网,无序充电在台区层面易导致变压器过载问题。对此,提出一种考虑变压器寿命的电动汽车分布式控制策略。通过温升模型对变压器进行精细化建模,量化电动汽车充放电对变压器寿命损耗的影响,进一步结合分时电价制定各辆电动汽车的充电策略;考虑变压器安全运行需求,构建基于分布式模型预测控制的电动汽车实时调度模型,当台区智能融合终端感知到过载风险时,基于快速对偶近端梯度法进行求解,对电动汽车充放电功率进行实时调整,实现台区-终端用户的分布式优化调控;算例仿真结果验证了所提分布式算法具有良好的收敛性,所提策略能够降低电动汽车充放电和变压器寿命损耗成本,有效保护电动汽车用户的信息隐私。 展开更多
关键词 电动汽车 变压器寿命 智能融合终端 分布式模型预测控制 快速对偶近端梯度法
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电动转向拖拉机自动驾驶导航系统设计与试验
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作者 邵珠和 张开 +3 位作者 李耀 张健 符东 赵昂 《拖拉机与农用运输车》 2025年第3期1-5,共5页
本研究针对轮式拖拉机自动导航系统的设计与优化,提出了一种基于电机驱动方向盘转向的导航路径跟踪控制方法。采用模块化设计方法,系统设计为导航控制器、定位模块和电动转向控制三部分,以提高系统路径规划与作业执行的精确性与硬件稳... 本研究针对轮式拖拉机自动导航系统的设计与优化,提出了一种基于电机驱动方向盘转向的导航路径跟踪控制方法。采用模块化设计方法,系统设计为导航控制器、定位模块和电动转向控制三部分,以提高系统路径规划与作业执行的精确性与硬件稳定性。系统采用RTK与惯性导航融合技术,实现厘米级高精度定位;设计基于牛顿法提高算法的模型预测控制(MPC)路径跟踪控制器,优化路径追踪性能,并提高收敛效率。以雷沃欧豹M2204拖拉机为试验平台,田间试验结果表明,该系统能够在起伏不平、土壤松软等复杂农田环境中实现高精度路径跟踪和自动转向,满足农业作业的高效性与精度要求,针对长距离直线路径的跟踪过程,横向误差的最大值为0.26 cm,当进行转弯路径追踪行驶,横向误差的最大值增加到4.93 cm,满足拖拉机作业的控制要求。系统在路径跟踪性能、操作便利性和功能扩展性方面表现优异,为智能农业装备的无人化作业提供了可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 轮式拖拉机 自动导航 路径跟踪 模型预测控制 农业智能化
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AFS和DYC协同控制的智能车辆路径跟踪控制
14
作者 李立 《农业装备与车辆工程》 2025年第4期48-52,62,共6页
为了改善智能车辆在低附着系数路面上路径跟踪性能不佳的问题,提出主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩(DYC)协同控制的路径跟踪控制方法。基于预瞄跟随理论建立了系统预测模型,基于模型预测控制理论,综合考虑跟踪精度和行驶稳定性设计了... 为了改善智能车辆在低附着系数路面上路径跟踪性能不佳的问题,提出主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩(DYC)协同控制的路径跟踪控制方法。基于预瞄跟随理论建立了系统预测模型,基于模型预测控制理论,综合考虑跟踪精度和行驶稳定性设计了路径跟踪控制算法对前轮转角和附加横摆力矩进行优化求解,并在此基础上设计了附加横摆力矩分配策略。搭建CarSim/Simulink联合仿真平台,在低附着系数路面上以不同的车速进行仿真实验,仿真结果表明所设计控制器有效改善了智能车辆的路径跟踪精度和行驶稳定性。 展开更多
关键词 智能车辆 模型预测控制 车辆动力学 路径跟踪
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多源干扰下的智能车模型预测纵向运动抗干扰控制 被引量:2
15
作者 张忠 吴晓建 +2 位作者 江会华 张超 万宇康 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1816-1828,1919,共14页
智能车纵向运动控制面临模型失配和外部环境变化等多源干扰,影响速度跟踪的精确性,本文针对性提出一种结合扰动观测和模型预测控制(model predict control,MPC)算法的纵向运动抗干扰控制方法。首先,根据车辆纵向动力学模型分析车辆纵向... 智能车纵向运动控制面临模型失配和外部环境变化等多源干扰,影响速度跟踪的精确性,本文针对性提出一种结合扰动观测和模型预测控制(model predict control,MPC)算法的纵向运动抗干扰控制方法。首先,根据车辆纵向动力学模型分析车辆纵向加速度与各项作用力之间的关系,然后将其简化为含多源干扰的质点运动型并设计模型预测控制器作为上层控制器。其次,针对内部未建模动态干扰及外部随机干扰,设计线性扩张状态观测器(linear extended state observe,LESO)进行实时估计,并通过前馈环节实施补偿,且分析了MPC闭环稳定性和LESO收敛性,最终形成扰动补偿和状态反馈的模型预测最优调节控制律。进一步地,为确保控制策略的高效执行,提出1阶自抗扰控制器作为下层控制器,将期望加速度转换为发动机转矩,从而实现对车速的闭环控制。最后,将算法部署在车载微控制单元(microcontroller unit,MCU)上,在多个速度和道路工况下进行实车测试。实验结果表明,所提出的策略可以快速且精确跟踪目标车速,具备良好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 智能汽车 纵向速度跟踪 抗干扰控制 模型预测控制 扩张状态观测器
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自适应时域参数MPC的智能车辆轨迹跟踪控制 被引量:7
16
作者 刘志强 张晴 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2024年第1期47-53,共7页
为了解决智能车辆在低附着路面下主动转向跟踪控制的稳定性和控制精度问题,提出了一种基于自适应时域参数的智能车辆轨迹跟踪控制策略。基于车辆动力学模型和模型预测控制算法(MPC)建立线性时变MPC控制器,并加入包括轮胎侧偏角约束、质... 为了解决智能车辆在低附着路面下主动转向跟踪控制的稳定性和控制精度问题,提出了一种基于自适应时域参数的智能车辆轨迹跟踪控制策略。基于车辆动力学模型和模型预测控制算法(MPC)建立线性时变MPC控制器,并加入包括轮胎侧偏角约束、质心侧偏角约束以及前轮转角约束的动力学约束,求解出最优前轮转向角。分析控制器中的时域参数对控制效果的影响,设计了一种自适应时域参数控制器,能够根据获取的车辆速度,将求解得到最优的预测时域和控制时域参数输入到控制器,提高控制器在不同速度下的控制精度和稳定性。通过搭建MATLAB/SimuLink与CarSim联合仿真平台,在低附着路面情况下对固定时域控制器和自适应时域控制器进行对比仿真实验。结果表明:自适应时域控制器能够有效改善控制器的性能、减少横向偏差、提高轨迹跟踪控制精度,同时对不同速度也具有较强的适应性,车辆质心侧偏角也控制在0°~15°内,有效保证了车辆行驶的稳定性。 展开更多
关键词 智能车辆 轨迹跟踪 模型预测控制 自适应 前轮主动转向
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智能汽车轨迹跟踪多目标显式模型预测控制 被引量:5
17
作者 赵树恩 王盛 冷姚 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期784-794,815,共12页
针对现有智能汽车轨迹跟踪控制算法难以同时保证跟踪精确性、横向稳定性、舒适性以及控制实时性的问题,提出了一种基于多目标优化和显式模型预测控制理论的轨迹跟踪控制策略(MO-EMPC)。首先,建立考虑跟踪精确性、横向稳定性、舒适性的... 针对现有智能汽车轨迹跟踪控制算法难以同时保证跟踪精确性、横向稳定性、舒适性以及控制实时性的问题,提出了一种基于多目标优化和显式模型预测控制理论的轨迹跟踪控制策略(MO-EMPC)。首先,建立考虑跟踪精确性、横向稳定性、舒适性的多目标函数及约束。然后,针对传统MPC控制实时性低的问题,设计基于EMPC的多目标优化轨迹跟踪控制器,通过引入多参数二次规划(MPQP)理论,将反复在线优化求解过程转化为等价的分段仿射系统(PPWA),离线计算得到最优显式控制律以供实时控制调用,减少在线运算时间。最后,基于CarSim/Simlink联合仿真方法,将所设计控制器的轨迹跟踪多目标优化效果与MPC控制效果进行对比验证。研究结果表明,所提出的轨迹跟踪策略在保证良好的跟踪精度前提下,横向稳定性、舒适性方面的表现更优于MPC控制器,且算法在线运行速度提高56.63%。 展开更多
关键词 汽车工程 轨迹跟踪 多目标优化 智能车辆 显式模型预测控制
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网联车辆编队的信号灯路口通行控制策略 被引量:2
18
作者 孔慧芳 戴志文 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第1期118-123,共6页
为提高信号灯路口场景下车辆编队的安全性和通行效率,提出V2X环境下网联车辆编队的信号灯路口通行控制策略。在信号灯路口上游设置一段控制区,以车辆编队领航车在信号灯路口排队疏散后到达信号灯路口为目标,对进入控制区的车辆编队速度... 为提高信号灯路口场景下车辆编队的安全性和通行效率,提出V2X环境下网联车辆编队的信号灯路口通行控制策略。在信号灯路口上游设置一段控制区,以车辆编队领航车在信号灯路口排队疏散后到达信号灯路口为目标,对进入控制区的车辆编队速度进行优化。考虑速度变化对车辆编队纵向安全距离的影响,引入分布式模型预测控制理论,建立固定跟车时距控制策略下编队车辆的速度跟随控制模型,并采用加权二次型性能泛函将速度跟随控制问题转化为易于在线求解的凸二次规划问题。通过PreScan/Simulink软件仿真将信号灯路口通行控制策略与固定跟车时距控制策略进行对比,以验证速度跟随控制模型的有效性,结果表明:信号灯路口通行控制策略能够避免车辆间碰撞冲突,并可以减少编队车辆在信号灯路口的通行耗时,在保证安全性的同时提高了通行效率。 展开更多
关键词 智能网联汽车 信号灯路口 车辆编队控制 车路协同 模型预测控制
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考虑稳定边界和侧倾稳定的车辆路径跟踪控制 被引量:1
19
作者 唐传茵 潘律 +1 位作者 李静红 章明理 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1123-1134,共12页
为了解决无人驾驶车辆的路径跟踪任务中跟踪精度和车辆稳定性之间的冲突问题,提出了一种考虑横向和侧向稳定的路径跟踪控制器.首先以四轮独立驱动智能车为研究对象,设计了一种基于主动转向和电机驱动扭矩分配的整体模型预测控制器,以保... 为了解决无人驾驶车辆的路径跟踪任务中跟踪精度和车辆稳定性之间的冲突问题,提出了一种考虑横向和侧向稳定的路径跟踪控制器.首先以四轮独立驱动智能车为研究对象,设计了一种基于主动转向和电机驱动扭矩分配的整体模型预测控制器,以保证车辆在极端工况下的稳定和跟踪精度.然后通过相位图法和轮胎最大侧偏角设计车辆稳定性约束以优化动力学性能,利用零力矩方法建立侧倾约束,防止侧倾.最后在仿真中对比现有控制器,结果表明,所提出的控制器能够最大化地发挥车辆动力学极限,并在保证车辆稳定性的同时提高车辆的路径跟踪精度. 展开更多
关键词 横向稳定边界 侧倾稳定性 路径跟踪控制 智能车 模型预测控制
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基于优化动力学模型的路径跟踪控制研究
20
作者 何智成 王煜凡 +2 位作者 韦宝侣 李智 卜腾辰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1000-1009,共10页
针对一般路径跟踪模型预测控制器在高速大曲率工况下适应性差的问题,提出了一种基于优化动力学模型的自适应预测时域控制策略。首先,为解决经典动力学模型在较高侧向加速度工况下精度不足的问题,建立了包含侧倾转向和变形转向特性的优... 针对一般路径跟踪模型预测控制器在高速大曲率工况下适应性差的问题,提出了一种基于优化动力学模型的自适应预测时域控制策略。首先,为解决经典动力学模型在较高侧向加速度工况下精度不足的问题,建立了包含侧倾转向和变形转向特性的优化模型,实现了车辆状态的较高精度预测;其次,为解决高速大曲率工况下固定预测时域控制效果不佳的问题,提出了基于二维高斯函数的自适应预测时域策略,以低算法复杂度实现了预瞄距离的实时调整;最后,通过CarSim/Simulink联合仿真实验验证了控制器在双移线道路上的控制效果,结果表明,横向位置峰值误差降低45.1%,横摆角峰值误差降低72.4%,设计的控制器对极限工况有更好的适应性。 展开更多
关键词 智能网联汽车 横向动力学优化 路径跟踪 模型预测控制 自适应预测时域
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