OBE理念下自动化一流本科专业课程教学改革与实践

成果导向教育(OBE)的课程教学是一流专业建设和人才培养改革的本质。针对自动化专业课程教学改革的需求,该文通过修订课程教学大纲,明确课程目标、课程资源、教学内容和考核评价等,并采取“导、学、教、练、思、考、评”的多元化教学过程,提升学生解决复杂工程问题的能力。自动控制原理课程教学改革与实践表明,OBE理念是提升学生学习效果的有效途径,取得显著效果。

基于MPC的智能网联卡车队列最优能耗控制

针对高速公路智能网联卡车队列的能耗优化问题,提出了一种基于模型预测控制的双层控制算法。算法由速度规划层和跟踪控制层两部分构成,其中速度规划层结合道路坡度及车辆状态,通过线性能量守恒模型来消除动力学模型中的非线性项,并以发动机输出功率作为油耗优化指标,采用线性模型预测控制方法获得车队的规划速度;为减少简化车队模型引起的不确定性,跟踪控制层采用基于线性矩阵不等式的分布式鲁棒模型预测控制算法,设计状态反馈控制器对上层规划的最优速度进行跟踪。仿真结果验证了上述双层控制算法的可行性和有效性,可以在保证最优能耗控制的前提下实现车队安全稳定行驶。

行业特色型高校自动化一流本科专业建设

围绕长安大学办学定位、专业特色和学科优势,以自动化专业为改革与实践对象,构建“培养目标、师资队伍、课程体系、教学资源和保障机制”五位一体的专业建设模式,形成“汽车+交通+IT技术”的专业特色,初步建成契合社会经济发展需求、行业特色鲜明、广受社会认可的自动化一流本科专业。该模式对于促进自动化专业的建设与发展,培养具有社会责任感与创新精神的一流人才具有重要意义。

基于OBE理念的自动化专业教学设计与实践——以智能交通课程群为例

基于成果导向教育(Outcomes-based Education, OBE)理念,从课程群出发,明确课程群教学目标,以模块化的方式整合并优化教学内容,改革教学方法,充分运用基于问题的学习(Problem-based Learing, PBL)法,建立个性化、互动式教学模式;采用过程性与终结性考核相结合的多元化考核体系;构建了课程目标达成评价模式,形成了“设计—实施—考核—评价—改进”闭环运行的课程群教学质量持续改进体系。

比例-时滞控制器作用下自主车辆队列系统的最右侧极点配置方法

现有关于时滞作用下自主车辆队列控制的研究,多侧重于分析与遏制时滞对队列控制的负面效应,却忽视了时滞的正面作用.针对如何有效利用时滞提升同构自主车辆队列系统控制性能的问题,引入时滞设计了一种比例-时滞(Proportional-Retarded,PR)控制器,利用柯西-黎曼方程分析PR控制器作用下车辆队列系统的特征方程,提出了基于该控制器的最右侧极点配置方法 .在此基础上,使用劳斯判据和严格的导数分析,证明了最右侧极点不可任意配置,并推导了其可配置范围,构建了可最大化提升自主车辆队列响应速度的最右侧极点配置策略,给出了关于控制器增益的设计指导规则.仿真结果表明:相比于其他极点配置方案,所提出的最右侧极点配置方案大幅度提升了系统响应速度;对比比例-微分(Proportional-Derivative,PD)控制器和协作自适应巡航控制算法,PR控制器在抑制高频干扰方面具有显著优势,且将乘客乘坐舒适度提高了两个数量级.

基于覆盖控制的城市多应急救援车辆分布规划策略

为了优化应急救援车辆在城市内的分布规划,实现对城市交通事故的快速响应,研究了面向最短救援时间的多应急救援车辆分布规划策略。根据覆盖控制理论,考虑交通拥堵对车辆救援时间的影响,分析多应急救援车网络对目标区域的整体时间消耗,构建面向救援时间的优化模型;针对应急救援车辆的负责区域划分问题,以应急救援车辆达到城市路网内任意一点的行驶时间为评价指标,利用Voronoi区域分配原则,计算每辆应急救援车的负责区域;考虑应急救援车在城市路网内的行驶约束,分析城市道路中车辆的运动学特性,进一步明确优化模型中的约束条件;根据梯度下降法,计算多应急救援车辆在目标区域内的最优分布位置以及相应的负责区域。实验结果表明,多应急救援车辆能够从目标城市内的任意位置逐渐收敛到最优分布位置,使得目标区域内任意一点的交通事故都能够得到有效响应。

非完整移动机器人的自适应滑模轨迹跟踪控制

针对动力学模型描述的非完整移动机器人系统,研究了其在未知参数和不确定性干扰下的轨迹跟踪控制问题,基于反演技术和自适应滑模控制的思想设计了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制律。该控制律将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器设计,并具有直观的稳定性分析。满足了移动机器人的轨迹跟踪要求,且具有设计方法简单、鲁棒性强的特点。仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性。

AES与ECC混合加密算法的无线数据通信系统设计

提出了一种新的无线数据通信数据加密算法。该算法利用高级加密标准AES加密数据,以ECC加密AES算法的密钥,并用ECC实现数字签名,无线数据系统的接收端对接收的信息进行相应的数据解密,得到原始数据。这样既能快速地进行数据加解密,又能很好地解决密钥分配问题,同时也能完成数字签名与验证功能,具有需求存储空间小、运算速度快、带宽需求低、密钥管理方便等优点,非常适合于无线通信网络环境下的数据加解密通信。

一种基于形态学的路面裂缝图像检测与分析方法

基于数学形态学的原理,提出了一种路面裂缝图像检测与分析的新方法。该方法通过4种结构元素的中值滤波算法增强路面灰度图像,并利用形态学梯度算子、闭合算子进行边缘检测和裂缝空隙弥合,能够有效地检测出裂缝边缘,并保持边缘的平滑性。在此基础上,利用改进的腐蚀算子细化裂缝并获取其骨架,通过计数的方法得到裂缝的长度和宽度。实验结果表明,该方法有抗噪性能好、边缘提取能力强、路面裂缝特性分析精确和计算量较小等优点。

基于调节函数的一类三角结构非线性系统的自适应滑模控制

针对一类三角结构的非线性系统,基于状态参考自适应控制算法和滑模控制技术,研究了其在非匹配未知参数和不确定性干扰下的跟踪控制问题,提出了自适应滑模控制策略,实现了不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪.与一般自适应控制相比,允许系统存在非参数化的不确定性和未知扰动,增强了控制系统鲁棒性.仿真算例证明了理论研究成果的正确性和可行性.

软件测试技术及其支持工具介绍

针对软件测试的概念、方法、基本过程和软件测试自动化的基本理论,详细说明了软件测试及其自动化中需要注意的问题和解决方法,以及如何正确地选择和有效地运用各种测试方法、技术和工具,提高软件的质量和可靠性,以期愈来愈多的人认识到软件测试的重要性.最后介绍了Parasoft公司3个很有特色的软件测试支持工具.

嵌入式实时操作系统内核的设计与实现

针对广泛使用的微处理单元(MCU),从任务TCB设计、任务的创建和删除、任务调度的算法及实现、中断管理、优先级管理和操作系统及用户的接口等6个部分出发,提出了一个嵌入式实时多任务操作系统内核的实现方案,给出了嵌入式操作系统内核软件的功能、位置、原理和技术参数等,并给出在TOSHIBA81516位的微处理器上实现了该内核软件的应用实例,实际运行于某型号的移动掌上电脑产品中,运行情况良好。

移动机器人全局轨迹跟踪的自适应滑模控制

讨论了两驱动后轮角速度为控制输入的移动机器人轨迹跟踪问题,针对含有未知参数的非完整移动机器人运动学模型,基于反演(backstepping)控制算法的思想设计了变结构控制的切换函数,并由此构造了具有全局渐近稳定的自适应滑模轨迹跟踪控制器,该方法设计过程简单并具有直观的稳定性分析,适用于移动机器人的全局轨迹跟踪控制。仿真结果表明了该方法的有效性和正确性。

非完整移动机器人的自适应全局轨迹跟踪控制

针对含有未知参数的移动机器人运动学模型,利用自适应反演控制技术,讨论了两后轮角速度为控制输入的非完整移动机器人轨迹跟踪问题,构造了具有全局渐近稳定性的自适应轨迹跟踪控制器,该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器的设计并具有直观的稳定性分析。仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性。

基于CAN总线的汽车电子系统传输网络设计

在分析传统的汽车电子控制系统数据传输网络优缺点的基础上,介绍了机动平台系统中的总线技术及应用现状,给出了一种基于CAN总线的整车数据传输网络的硬件设计方案,对系统数据传输网络的总体结构、CAN总线的节点设置、节点及中央控制与CAN总线的接口电路做了详细说明与分析。结果表明,CAN总线汽车电子系统数据传输网络是一种解决汽车电子控制信息传输的有效方法,可以简化系统结构、提高可靠性和提升系统的整体性能,能更好地满足汽车电子控制系统的应用需要。

一类不确定非线性系统的状态参考自适应滑模控制

针对一类非匹配不确定非线性系统,基于状态参考自适应控制算法和滑模控制策略,提出了状态参考自适应反演滑模控制方案,实现了不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪。与现有的控制器设计相比,大大降低了控制系统阶次,允许系统存在非参数化的不确定性和未知扰动,增强了控制系统鲁棒性。仿真算例证明了理论研究成果的正确性和鲁棒性。

基于C/S结构的公安交警无线移动警务系统的设计与实现

文章在PDA、GPRS无线网络环境下,利用公安系统现有的数据信息资源、无线通讯、计算机网络技术,为一线干警研制了实时与公安数据中心交换数据的C/S结构公安交警无线移动警务系统,使一线干警随时随地可以取得所需要的有效资料,以及可以向公安数据服务中心传送数据、图片等信息。最后,在多普达686PDA实物环境下验证了系统的功能和性能要求。

基于WAP的无线移动警务系统的研究与实现

在PDA、GPRS无线网络环境下,利用现有的数据信息资源、无线应用协议和计算机网络技术,提出了一种基于WAP的无线移动警务系统解决方案,并构建WAP应用程序实现了数据查询和采集功能,使一线干警随时随地可以取得所需要的有效资料,以及向公安数据服务中心传送数据、图片等信息。最后,在多普达686 PDA实物环境下验证了系统的功能和性能要求。

一类非线性系统具有L_2-增益的鲁棒自适应控制

针对一类含有未知参数和干扰的不确定非线性系统,提出了一种具有L2-增益的鲁棒自适应控制方法。该方法结合L2-增益鲁棒控制和非线性阻尼技术,基于Lyapunov函数反演设计方法设计了状态反馈自适应控制器,实现了不确定非线性系统的鲁棒输出调节。该控制器不仅把常规自适应控制设计的参数重复估计问题简化为对未知干扰的抑制,而且使得系统从干扰输入到可控输出的L2-增益小于等于给定的值γ。仿真结果表明了所设计控制器的正确性和有效性。

城市快速路网行程时间计算与最优路径选择算法

为提高城市快速路网的整体功能和运行效益,利用实时动态交通数据,根据动态交通因素对路段通行时间的影响,将城市快速路网划分为非拥塞和拥塞两种情况,基于安全停车距离和剩余通行能力,分别计算了两种情况的路段通行时间,提出了以行程时间最短为目标的城市快速路网行程时间计算与最优路径选择算法.将该算法应用于西安城市快速路网进行案例分析,结果表明:该算法的最优路径计算结果与实际相符,误差在15%以内;最优路径的距离约为最短路径的1.84倍.