自动转向滑模变结构控制参数选取方法

建立了基于车辆动力学模型的车辆-道路系统模型,通过线性变换,得到了用横向位置偏差和方向偏差描述的系统状态方程.采用滑模变结构控制理论,设计了基于指数趋近律的自动转向控制算法.分析了趋近律函数的指数趋近项参数和等速趋近项参数对系统输出的影响,并基于侧向加速度的要求提出了参数选取方法.仿真结果表明,根据提出的参数选取方法设计的控制算法在高速路径跟踪时,具有良好的道路跟踪精度及动态性能.

智能车辆路径跟踪横向控制方法的研究

提出了一种智能车辆的路径跟踪横向控制系统。系统由期望航向偏差生成器和反馈控制系统两部分组成。期望航向偏差根据车辆道路之间运动学关系来确定;而反馈控制系统则采用基于车辆道路动力学模型的鲁棒PID控制器。在分析系统特性的基础上设计以某一速度为基准的、ITAE性能指标最优的固定增益鲁棒PID控制器和前置滤波器。在分析纵向速度对反馈系统影响的前提下,给出固定增益PID参数所适用的车速范围;分析了PID参数对闭环反馈系统的影响,调整了其他车速区间的PID参数。实车试验验证的结果表明,所提出的路径跟踪横向控制系统具有良好的路径跟踪能力。

基于同步器的自动机械变速器挂挡过程控制研究

建立了较为详细的同步器挂挡的自动机械变速器(AMT)挂挡过程模型,并分析了换挡力对挂挡过程中冲击度以及同步器滑磨功率的影响。以冲击度和滑磨功率2个矛盾的物理量为控制目标,设计了串联的挂挡过程控制器。该控制器由2部分组成:1)以冲击度为反馈的模糊控制算法;2)以滑磨功率作为限制条件的比较算法。其中,冲击度为反馈的模糊控制算法采用Mamdani型模糊控制器,以滑磨功率作为限制条件的比较算法采用简单的比较运算来保证同步器的使用寿命。最后,通过台架试验验证了提出的控制策略。试验结果表明,提出的控制策略在减小同步器挂挡冲击度、保证挂挡品质的前提下,能减小同步器滑磨功率、提高同步器的使用寿命。

AMT可靠性台架试验方法研究

文中提出了AMT可靠性的台架试验方法和试验台组成,设计了相应的试验台架。通过对某轮式车辆AMT的可靠性台架试验及对试验数据的分析,验证了所提出的AMT可靠性台架试验方法的可行性。

简单城市环境下地面无人驾驶系统的设计研究

由于需要在统一的软硬件配置下满足各类场景的工作要求,因此具有开放性的智能驾驶系统对于地面无人平台而言至关重要。全面介绍参加2011中国智能车未来挑战赛的北京理工大学BIT-III智能驾驶系统。该系统具有两方面的突出特点:设计具备纵横向规划能力的局部路径规划算法并将其作为系统核心功能,从底层实现安全、平顺和稳定的自主驾驶;围绕路径规划的需求,根据输出模态对环境感知功能进行分类,便于融合不同传感器的信息。比赛和测试结果表明,BIT-III具有简单城市环境下全无人自主驾驶的能力,而开放式的系统设计使其能够在保证已有功能的基础上进化式地提高智能化水平,满足更为复杂的工作要求。

重型车辆液力机械自动变速器综述

介绍了重型车辆液力机械自动变速器的类型、优缺点、结构及控制技术的发展、目前主要产品的结构及特点、发展趋势及我国发展液力机械自动变速器的关键技术。

基于流量阀的自动操纵机构的AMT离合器改装研究

分析了离合器操纵部件之间的运动关系,设计了基于流量电磁阀的离合器自动操纵机构和车辆起步过程的离合器自动控制策略,接着进行了离合器自动操纵机构基本性能的台架试验,最后,在原装用气助力式离合器操纵机构的北方奔驰重型商用车上改装,并进行了实际道路试验,验证了其实用性。

气压驱动式自动换挡执行机构优化设计

提出了一种纯气动AMT自动换挡系统设计方案,并运用气体热力学和动力学相关理论建立换挡气缸热力学模型。依据整车换挡指标的变化特点,设计Simulink环境下的仿真试验,检测了不同换挡气缸设计尺寸对腔室压力变化率和腔室建压时间的影响,确定了换挡气缸优化设计目标和影响参数指标。最后,通过正交平衡优化试验方法,实现气动AMT换挡系统执行气缸的优化设计。

重型商用车全程调速柴油机的起步控制策略

基于全程调速柴油机调速特性,通过改变离合器行程,将发动机转速控制在合适的范围内;在将冲击度控制在允许范围内的前提下,尽量减小离合器滑摩功,延长离合器片的使用寿命。建立了系统控制的参考模型,用来设计控制软件,实现了离合器自动控制;通过实车试验对控制策略进行了验证,取得了良好的效果。

编队机动自适应车间距保持控制

编队机动是地面无人平台自主导航技术的重要功能之一。研究编队机动系统的车速自适应车间距保持控制方法,建立车速自适应车间距控制框架,将车间距保持控制分为串联的3个部分:跟驰模型、车间距控制和速度规划。以传统时距模型为基础,引入前后车速度关系的修正项,提出改进非线性跟驰模型,模型符合编队机动逻辑,根据车速变化自适应调节安全车间距,提高编队效率。以距离误差和速度误差的加权组合作为车间距控制的目标,设计加权系数的自修正PID控制器,提高了控制响应和控制精度。以参考速度和前后车运动特性为约束,设计速度规划器,对期望速度进行精确跟踪。通过仿真实验和实车实验验证车间距保持控制的性能,实验结果表明控制算法对不同速度具有较好的控制效果,在越野环境前车频繁加减速的工况下具有较好的跟驰性能,且自动适应速度变化过程。

无人集群作战任务的多智能体强化学习卸载决策

近年来,任务卸载作为保障无人集群高效协同作战的关键技术之一,正成为研究热点。任务卸载旨在克服单平台算力不足、能量有限等约束,将计算任务卸载到边缘网络的服务器上进行处理,以达到降本增效的目的。以无人集群辅助的天地一体化协同侦察为作战场景,考虑战时复杂多变的电磁环境以及集群组网拓扑时变性,利用Lyapunov优化把长期任务卸载解耦为在线马尔可夫决策过程。为解决混合动作空间收敛难、学习效率底的问题,结合凸优化和多智能体深度确定性策略,分层求解功率分配和任务分配问题,提出数据-模型双层优化驱动的多智能体强化学习卸载决策算法。数值实验结果表明,新算法能够根据时变的战场环境自适应调整智能体任务卸载策略,达到提升传统算法性能和优化复杂多维目标的目的。

越野环境下高精地图关键技术和应用展望

随着人工智能等技术的发展,无人驾驶技术应运而生,越来越多的无人化装备也投入到作战应用中。面对复杂的越野环境,高精地图可以为无人车辆提供丰富的先验信息,辅助无人车辆进行环境感知、路径规划以及决策等,提升无人车辆越野机动能力。分析高精地图标准化、构建、应用等方面的研究现状,面向无人车辆越野环境下的自主机动任务需求,提出越野环境下高精地图的研究目标与技术体系,归纳总结越野环境下高精地图的基础理论与关键技术,并对越野环境下高精地图的应用发展进行了展望,为高精地图在无人驾驶方面的应用提供了参考。

一种基于回旋曲线的局部路径规划方法

基于回旋曲线路径模型的局部路径规划方法,将规划算法分为离线和在线两部分。离线计算通过建立轨迹空间与栅格单元映射关系获得搜索图,以文件形式存储。在线规划以局部环境地图栅格单元占有情况为依据,获得可行轨迹空间,然后采用A*搜索算法,获得最优局部路径。仿真实验表明,在障碍稀疏环境中,所提出的方法能够规划出局部路径,且规划耗时满足实时性运行需求;参数离散化导致所提出规划方法的完备性不足,对于复杂环境可能无法规划出可行路径。

面向异构无人驾驶车辆的互操作性研究

为满足无人驾驶车辆集群应用场景中异构无人驾驶车辆之间的互操作性需求,对比当前互操作性解决方案,并结合中间件技术,基于自动发现、去中心化、松散耦合、支持一对多通信的原则设计了面向异构无人驾驶车辆的互操作通信系统,在机器人操作系统(ROS)架构与4维实时控制系统(4D/RCS)架构间实现了异构无人驾驶车辆间的通信并通过仿真验证了所提出方法的有效性。

地面无人平台体系架构研究综述

综述了体系架构研究在地面无人系统领域的研究现状,总结了现阶段较为典型的体系架构,如ROS、JAUS、4D/RCS和云机器人系统架构的研究和应用现状.结合这些典型的体系架构,阐述了分层递阶式、反应式、混合式体系架构的特点.结合现状,分析了无人平台体系架构的发展趋势.最后从地面无人平台的需求出发,提出了和发展趋势相适应的基础理论关键技术.

基于全卷积神经网络和点云的道路检测算法

传统利用视觉传感器进行道路检测的算法受到环境光影响明显,难以在实际驾驶环境进行应用.本研究基于全卷积神经网络和激光雷达点云提出了一种道路检测算法,通过将点云进行投影,栅格化计算统计学特征,将无序的点云转化为全卷积神经网络能够训练的数据,进而对车辆前方的道路进行检测.在KITTI数据集上的训练和测试表明,该算法在识别精度、计算耗时、感知范围和稳定性上能够满足对于车辆前方道路的检测要求,具有鲁棒性好、全天应用的特点.

基于Pix2Pix算法的虚拟图像生成与可用性验证

目前基于深度学习的目标检测算法需要大规模的训练数据,然而实地收集数据一般周期较长,且针对某些特定场景(如高原、沙漠等)搜集大量数据较困难,难以满足深度学习算法的训练要求.本文采用了一种基于Pix2Pix算法的图像生成方法,在收集到少量真实图像的基础上,利用Pix2Pix算法产生虚拟图像,并设计试验验证虚拟图像的可用性.试验结果表明,虚拟图像和真实图像具有相似的灰度特征和边缘特征,利用真实图像训练的目标检测模型能够准确识别虚拟图像中的车辆、行人等目标,该虚拟图像生成方法能够生成与真实图像具有相似目标特征和背景特征的图像,是一种有效的数据增强方法.

一种自主车辆横向运动状态估计的方法

采用非线性三自由度单轨模型和考虑轮胎侧偏特性的非稳态轮胎模型,建立了用于状态估计的非线性状态方程.结合自主车辆的现有传感器配置,梳理了横向运动状态的观测(输入)和估计(输出).基于扩展卡尔曼滤波提出了横向运动状态估计的方法,开发了状态估计算法,实现了基于MATLAB/Simulink的离线状态估计平台.最后,通过对典型工况的仿真模拟以及对样车数据的离线回放验证了算法性能.试验结果表明算法能够合理、有效、准确地估计自主车辆行驶过程中的横摆角速度、横向速度、横向加速度、路面附着系数等横向运动状态,对车辆质量、转动惯量、路面附着系数的变化具有较好的鲁棒性.

重型汽车AMT电控气动坡起辅助控制

以北方奔驰2627型重型自卸车为样车,设计机械自动变速器(automatic mechanical transmission,AMT)坡道起步辅助控制系统,系统根据样车制动系统特点对驻车制动系统进行电气改造,实现车辆驻车制动的自动化控制.分析车辆坡道起步过程中车辆的受力变化,并在此基础之上结合离合器结合过程中不同阶段的工作特点,设计车辆坡道起步控制策略和控制软件,实现车辆坡道起步过程中驻车制动与油门踏板和离合器的协调控制.通过实车实验,验证了控制策略对解决AMT车辆在坡道起步过程中由于整车控制不协调造成的溜车及发动机憋熄火等问题的有效性.

双目立体视觉定位算法研究与应用

针对非结构化道路环境自主导航定位需求,建立包含传统视觉里程计(Visual Odometry,VO)、局部地图以及闭环优化3个线程的双目立体视觉定位系统,通过引入GPS、路网数据等信息对优化后结果进行进一步修正,实现了无人车自主定位。结果表明:进行KITTI数据集测试与10 km沙漠试验,定位最大累积误差百分比低于2%,处理速度为每秒10~20帧。该算法定位精度、效率、实时性等性能良好,对于自主导航具有重要意义。