基于Stackelberg博弈的燃料电池混合动力汽车跟车能量管理

跟车场景下燃料电池混合动力汽车(FCHEV)的速度与能量管理协同优化是实现车辆节能的重要有效手段,针对现有策略中双能量源退化与能耗耦合关系不明,且难以兼顾全局优化与实时性能的问题,提出一种基于Stackelberg博弈的FCHEV跟车能量管理策略。首先,建立了燃料电池/锂电池的能耗与性能退化模型,并纳入到统一量纲的整车综合使用成本函数中;其次,提出了基于分层解耦的跟车能量管理策略,实现跟车速度与功率分配的解耦控制;最后,综合考虑跟车安全性、舒适性、燃料经济性和能源耐久性,建立跟车控制层与能量管理层对应的双层规划模型,并基于Stackelberg博弈思想设计了双层差分遗传算法对策略核心参数进行离线优化。仿真和实验结果表明:相较于模型预测控制方法,该方法可降低平均车间距误差37.7%、平均冲击度2.4%、等效氢气消耗9.3%和能源退化成本13.9%,实现了优化性能与实时性的兼顾。

新工科背景下CDIO多元协同电子信息实践平台建设

新经济、新产业的发展对电子信息人才的培养提出了新挑战。新工科是我国工程教育改革的重大战略选择,高校应结合自身发展定位,加快推进传统工程教育模式改革。为分析新工科背景下电子信息人才培养的新要求,阐述电子信息特色课程群建设的重要意义,河南科技大学根据自身特色优势,结合地方信息产业发展,建设了基于CDIO的多元协同电子信息课程实践平台,组建了电子信息工程特色教研团队,建设了符合新工科人才培养要求的多元协同电子信息课程群。

改进多头注意力机制的车道检测方法

针对基于卷积神经网络(convolution neural network,CNN)的车道线检测方法存在的网络处理效率低和对车道线细长结构的建模能力不佳的问题,提出一种基于改进多头注意力机制(multi-head self-attention,MHSA)的轻量级车道检测方法。引入MHSA,融合Fuse MBConv、MBConv模块与特征压缩模块,降低模型的参数,同时利用上下文信息嵌入模块,建立兼顾检测精度和推理速度的全局注意力网络;利用Transformer的编码和解码器以及前向反馈网络将车道线参数化,结合匈牙利拟合损失函数提高所提出方法对车道线细长结构的建模能力。在TuSimple数据集对所提出的方法进行验证,结果表明,所提出的方法识别精度达到96.3%,推理速度达到95帧/s,同时在Apollo无人驾驶平台上的运行速度达到60帧/s,能够满足实时检测的要求。

集装箱桥吊多模型参考切换双闭环防摇控制

从货柜船上快速装载或卸载集装箱时,由于存在未建模动态和风扰,实际对象总存在一定的残余摆动。为了提高小车迅速消除集装箱摆动的能力,提出一种以事件驱动为切换规则的多模型参考切换双闭环防摇控制算法。通过分析吊具摆角与小车运行加减速之间的关系,运用拉格朗日方程建立桥吊防摇系统的数学模型。由摄像头和反光板组成的机器视觉系统将检测到的图像,经处理后得到吊具的角度。再将吊具的摆角信号引入到防摇控制中,构成闭环控制系统。计算机仿真和试验结果表明,采用所设计的防摇控制算法,可使小车全运行过程中,吊具摆角波动范围控制在±0.05 rad内,并且当小车在目标位置停止运动时,吊具摆角波动范围可控制在±0.01 rad内,满足桥吊实际使用要求。

一类不确定切换奇异系统的鲁棒H∞控制

研究一类由任意有限多个不确定子系统组成的切换奇异系统的状态反馈鲁棒H∞控制问题。利用共同Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则。采用消元法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式。最后给出一个数值算例证明结论的有效性。研究结果表明:通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足鲁棒H∞性能,而并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足鲁棒H∞性能,甚至也不要求其渐进稳定。

拖拉机电控机械式自动变速器动力性换档规律研究

在拖拉机上使用电控机械式自动变速器 (AMT)很有必要。该文首先分析了拖拉机的换档特性 ,根据需求特性场与供应特性场的关系 ,确定出拖拉机 AMT的换档方法 ;然后根据驱动轮滑转率数学模型和发动机的能量方程 ,以及拖拉机理论计算基本公式 ,推导出与发动机不同油门位置相应的拖拉机驱动力 Fq与车速 Va 的关系 ,从而建立了动力性换档的数学模型。将不同油门下相邻两档 Fq与 Va曲线的交点连接 ,得到对应的升档曲线 ;最后由试验数据 ,采用计算机编程计算 ,对东方红 - 130 2 R履带拖拉机的换档规律进行了实例分析。这些为拖拉机 AMT的设计与研究提供了理论依据 ,为提高我国拖拉机的技术含量和国际竞争力作出了有益的探索。

一类线性切换系统H_∞状态反馈控制:LMI方法

研究一类由任意有限多个线性子系统组成的切换系统的H∞状态反馈控制问题.利用Lyapunov函数方法,给出由线性矩阵不等式(LM I)表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换策略.最后给出一个数值仿真实例,证明了所得结论的有效性.

HEV再生制动时电池快速充电模糊控制策略

为了提高混合动力汽车(HEV)再生制动时蓄电池的充电效率,保证蓄电池的使用安全,在分析蓄电池充电过程热交换模型的基础上,建立了电池开路电压-内阻模型与充电效率间的数学关系.然后,基于马斯定律,设计了适用于HEV再生制动时电池快速充电模糊控制算法.在Mat-lab环境下搭建了闭环控制系统仿真模型,通过建模与仿真计算出HEV在不同控制策略下的电能回收率.结果表明在相同制动情况下,设计的快速充电模糊控制策略与限流充电控制策略相比,电能回收率增加了8.41%.

一类不确定切换奇异系统的动态输出反馈鲁棒H∞控制

研究一类由任意有限多个不确定子系统组成的切换奇异系统的动态输出反馈鲁棒H_∞控制问题.利用共同Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换策略.采用消元法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式(LMIs).最后,数值实例验证了所提方法的有效性.

PHEV模糊控制能量管理策略建模与仿真

为降低汽车的燃油消耗和尾气排放,对并联式混合动力汽车(Parallel Hybrid ElectricVehicle,简称PHEV)的能量管理系统(Energy Management System,简称EMS)进行了研究。利用Matlab/simulink建立了PHEV模糊控制能量管理算法,并将该算法嵌入到Advisor软件的PHEV中进行仿真和对比分析。结果表明,与原电辅助控制策略相比,采用所设计的模糊控制能量管理策略,在有效降低每100千米汽车的燃油消耗的同时,HC、CO、NOX等废气排放均有所下降。

一类切换线性奇异系统的H_∞控制

研究一类由任意有限多个奇异子系统组成的切换奇异系统的状态反馈和动态输出反馈H_∞控制问题.利用共同Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换策略.分别采用矩阵变换和消元法,将矩阵不等式分别转化为一组线性矩阵不等式(LMIs).数值算例说明了所提方法的有效性和可行性.

电动汽车用永磁同步电机模糊直接转矩控制

为了提升电动汽车电机驱动系统的动态性能和稳态效率,本文提出了一种基于电动汽车行驶模式切换的永磁同步电机(PMSM)模糊直接转矩控制策略。在分析电动汽车行驶模式的基础上,对传统PMSM直接转矩控制(DTC)系统进行了改进,采用模糊控制器取代传统DTC系统中的滞环比较器和电压矢量选择器。针对不同的行驶模式,分别设计了相应的模糊控制规则和控制器。在Matlab/Simulink中搭建了PMSM模糊DTC系统模型。仿真结果表明:所设计的PMSM模糊DTC策略与传统DTC相比,PMSM驱动系统不仅转矩动态响应速度快,转矩脉动小,而且其高速运行时的稳态效率提高了10.26%。

不确定切换时滞奇异系统的鲁棒H_∞控制

研究一类由任意有限多个具有参数不确定性和状态时滞的奇异子系统组成的切换系统的状态反馈鲁棒H∞控制问题。利用Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则。采用变量替代方法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式(LMIs)。最后给出电力系统中一个求解状态反馈控制器增益矩阵的仿真算例证明结论的有效性。研究结果表明,通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足鲁棒H∞性能,而并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足鲁棒H∞性能,甚至也不要求其渐近稳定。

带落角和落点约束的空地导弹最优制导律设计

为了提高武器战斗部的毁伤效果,研究了一种带有落角和落点约束的空地导弹近垂直俯冲攻击最优制导律。首先,在二维平面内建立了弹目相对运动关系模型和导弹制导线性化模型。其次,结合Schwartz不等式,推导了带落角和落点约束的最优制导控制律。然后,在小角度假设的前提下,将所设计的最优制导律描述为便于工程应用的弹道成形制导律。最后,进行了仿真验证,结果表明,采用所设计的最优制导律,在满足脱靶量近似为零的前提下,终端落角可达到-90°,实现了近垂直俯冲攻击。

一类切换时滞奇异系统的状态反馈H∞控制

研究一类由任意有限多个时滞奇异子系统组成的切换系统的状态反馈H∞控制问题。利用Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则。采用变量替代方法,将该矩阵不等式转换为一组线性矩阵不等式(LMIs),最后给出一个求解状态反馈控制器增益矩阵的仿真算例。研究结果表明,通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足H∞性能,并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足H∞性能,甚至也不要求其渐进稳定。

一类不确定非线性切换系统的鲁棒H_∞控制

研究一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制问题.利用共同Lyapunov函数和凸组合技术,给出了由线性矩阵不等式表示的使闭环系统渐近稳定且满足鲁棒H∞性能的充分条件,设计了切换策略;最后给出了一个数值仿真实例表明结论的有效性.该结果对一类不确定线性切换系统的鲁棒H∞控制也成立.

不确定切换系统的动态输出反馈鲁棒H_∞控制

研究一类由任意有限多个不确定子系统组成的切换系统的动态输出反馈鲁棒H∞控制问题.利用共同Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则.采用消元法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式(LMIs).最后给出一个数值仿真实例证明结论的有效性.研究结果表明:通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足鲁棒H∞性能,而并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足鲁棒H∞性能,甚至也不要求其渐进稳定.

带落角约束的导弹制导控制一体化最优控制律设计

带有落角约束的空地导弹制导控制一体化设计,可有效提高导弹的制导精度和毁伤效果,已成为当今研究的热点之一。针对小型空地导弹建立俯仰平面导弹一体化模型,同时为实现落角约束,将其转化为含有落角约束项的线性系统;继而采用线性二次型最优控制方法设计带落角约束的导弹一体化最优控制律;最后对所设计的控制律与一种滑模变结构控制律做仿真对比,结果表明导弹在所提设计控制律作用下,既可以保证导弹的制导精度,实现落角约束,同时也可以保证弹道的平滑,缩短制导时间,体现出了良好的性能。

切换时滞线性系统的状态反馈H_∞控制

研究一类由任意有限个时滞线性子系统组成的切换系统的状态反馈H_∞控制问题。利用Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,设计相应的子控制器和切换规则。采用变量替代方法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式。给出一个求解状态反馈控制器增益矩阵的仿真算例。

SOC estimation of lithium-ion power battery for HEV based on advanced wavelet neural network

In order to improve the estimation accuracy of the battery＇s state of charge（SOC） for the hybrid electric vehicle（HEV）,the SOC estimation algorithm based on advanced wavelet neural network（WNN） is presented.Based on advanced WNN,the SOC estimation model of a lithium-ion power battery for the HEV is first established.Then,the convergence of the advanced WNN algorithm is proved by mathematical deduction.Finally,using an adequate data sample of various charging and discharging of HEV batteries,the neural network is trained.The simulation results indicate that the proposed algorithm can effectively decrease the estimation errors of the lithium-ion power battery SOC from the range of ±8% to ±1.5%,compared with the traditional SOC estimation methods.