基于多前车最优速度与加速度的网联车跟驰模型

考虑车辆跟驰存在的延时性与传递性,基于网联车的智能感知与协同交互,提出一种基于多前车最优速度与加速度的网联车跟驰模型,并利用线性稳定性分析方法推导所提出模型的临界稳定性判别条件。以环形道路车队过程施加扰动为例,根据加速度敏感系数ω_i和多前车数k设计数值模拟实验,结合速度和车头距等参数分析不同ω_i和k取值条件下的车队行驶稳定性。模型稳定性分析表明,所提出模型在引入多前车最优速度与加速度项后,具备更优的稳定区域,且考虑前车数k越多、加速度敏感系数ω_i越大,则模型的稳定性越好。数值模拟分析表明,所提出模型相比FVD,OVCM和MHOV模型,当加速度敏感系数ω_i和前车数k取值合理时(ω_i=0.3且k=4),车队速度和车头距的波动幅度相对较小,由此说明所提出模型能较好地吸收扰动且有利于增强车队行驶稳定性。

基于轨迹预测最优侧向加速度的驾驶员模型

为提高智能车辆行驶的主动安全性,提出了一种基于轨迹预测最优侧向加速度的驾驶员模型。假定汽车具有恒定的横摆角速度,根据当前汽车行驶姿态,采用该模型来预测汽车的轨迹;计算汽车在预瞄时间后的侧向偏差,决策出理想的方向盘转角;在双移线道路和圆形道路上的行驶工况下,仿真分析了该模型的路径跟踪效果;通过一系列实车测试,验证了该仿真模型。结果表明:汽车以54 km/h匀速行驶时,本模型仿真结果的最大跟踪侧向偏差,不超过10cm;实车结果的最大跟踪侧向偏差,不超过25cm。因而,在车辆行驶时,该模型能稳定地跟踪目标路径行驶,验证了模型的准确性。

驾驶员最优预瞄纵向加速度模型

利用预瞄跟随理论、模糊决策理论和非线性系统描述函数法建立了一个驾驶员速度控制模型,即驾驶员最优预瞄纵向加速度模型。仿真结果表明,该模型通过对驾驶安全性、合法性、轻便性、驾驶员自身滞后特性及汽车动力学系统强非线性特性的考虑,可以有效地模拟驾驶员控制汽车速度的行为特性,为人-车-路闭环系统中速度控制研究提供了一条可行途径。

基于最紧邻前车加速度信息的跟驰模型

为了提高车流的稳定性能,考虑最紧邻前车加速度信息的影响,在优化速度差模型(Optimal velocity difference,OVD)的基础上,引入参数p表示驾驶人对最紧邻车辆加速度信息的关注程度,提出了含加速度项的跟驰模型。通过线性稳定性分析,得到交通流的临界稳定判据。数值仿真表明新模型与OVD模型比较,通过调节参数p,可以避免在低敏感系数下OVD模型中负速度现象的出现,同时,加速度效应对车流致稳效果更加明显。因此,研究模型能更有效地增强车流稳定性能和更好地描述实际交通流现象,为多车协同驾驶策略提供了先导作用。

基于最优预瞄加速度决策的汽车自适应巡航控制系统

从驾驶员操作汽车的行为特性建模的角度出发,将驾驶员建模理论———稳态预瞄动态校正假说应用于汽车自适应巡航控制系统的理论研究中,构建了基于驾驶员最优预瞄加速度模型的车辆ACC系统结构。并在此基础上建立了相应的ACC系统控制算法。理论分析与仿真计算结果表明:基于驾驶员操纵行为特性的分析,应用驾驶员操纵行为建模理论来研究汽车ACC系统的理论过程为车辆ACC系统的开发提供了一个可行的研究途径。

一种机器人最优加速度轨迹规划算法研究

针对机器人调试过程中遇到的超限问题,提出了一种满足运动约束的加速度最优T型速度曲线控制方法,利用拉格朗日法分析了码垛机器人的动力学性能,论述了机器人轨迹规划算法的实现过程.该算法在保证运动平稳的基础上,充分发挥了驱动关节的驱动性能.与传统速度曲线的对比表明,无论单轴还是轴组模式下,机器人的控制效果均得到了明显的提高.

最优预瞄加速度驾驶员模型参数试验辨识方法研究

研究通过试验辨识获得最优预瞄加速度驾驶员模型物理参数的方法。采用时域辨识方法确定模型传递函数,采用非线性最小二乘法确定传递函数中所包含的物理参数,利用已知目标函数优化预瞄时间和反应时间,针对仿真数据进行了辨识分析。结果表明,该方法对驾驶员模型物理参数的辨识具有良好的效果。

考虑前车加速度信息的改进IDM模型研究

通过引入驾驶员反应时间、反应车型特征的期望跟驰间距系数及前车加速度信息,提出了一种考虑前车加速度信息的改进智能驾驶员模型(AIDM)。稳定性分析结果表明:考虑前车加速度信息能进一步提高交通流的稳定性,有效抑制交通拥堵。利用城市道路的实车数据对模型中的前车加速度信息敏感系数进行标定,理论分析和仿真结果表明:与IDM相比,提出的AIDM的拟合精度提高了1.41%。改进后的模型能有效描述实际交通现象,可为智能网联驾驶的相关研究提供参考。

考虑前车加速度的自适应巡航控制算法仿真

巡航车辆的安全车距模型及控制模型是自适应巡航控制系统(adaptive cruise control,ACC)的核心。针对一般ACC算法中安全间距模型和控制模型未同时考虑前车加速度的影响因素;将前车加速度作为可变车头时距(variable time headway,VTH)以及模型预测控制(model predictive control,MPC)的输入之一,提出一种考虑前车加速度的自适应巡航控制算法,联合CarSim和MATLAB对传统定速巡航工况和跟随工况进行联合仿真试验。仿真结果表明:与采用传统安全间距模型和控制模型的ACC算法比较,所设计的ACC算法可更快速响应前车速度变化情况,并降低速度的变化频率,提高了乘员的安全性和舒适性。

考虑前车加速度信息的跟驰模型及数值模拟

为了改进最优速度(OV)跟驰模型只考虑车间距因素对车辆跟驰行为影响的不足,在考虑前导车加速度信息对后车跟驰行为影响的基础上,提出了一种改进OV跟驰模型。并利用小振幅扰动法对模型进行了线性稳定性分析,得到了模型的稳定性条件,对改进OV模型进行了数值模拟。仿真结果表明,与传统OV模型相比,考虑前导车加速度信息对跟驰车的影响后,交通流的稳定区域显著增加,改进OV模型能有效抑制交通流的堵塞。

利用Kalman平滑技术估算航空重力测量中的载体垂直加速度

提出一种具有模型误差修正的Kalman滤波模型,探讨了采用该模型,利用Kalman最优线性平滑技术估算航空重力测量中的载体垂直加速度的方法.仿真试验表明:该方法明显优于常用的数字差分与FIR低通滤波技术确定载体垂直加速度的方法,精度可达±1～2 mGal.

侵彻加速度信号零漂的处理方法

针对侵彻加速度信号的零漂特征,采用小波分析法处理零漂数据,提出以小波基函数提取趋势项的准确度和信号重构能力作为最优小波基的选择依据。研究表明:零漂信号的频率范围主要集中在100 Hz以内;bior2.8小波基提取趋势项准确度较高,重构侵彻加速度信号的误差最小。含有零漂的侵彻加速度信号采用bior2.8最优小波基分解出100 Hz以下的低频趋势项,能够有效地消除零漂,得到的加速度一次积分与二次积分分别与实际的侵彻速度和侵彻行程保持了较好的一致性,行程相对误差小于10%。消除零漂后的加速度信号可以为计行程自适应起爆方式提供有效信息。

基于头部合成加速度波形的发动机罩夹心层设计

为了提高行人碰撞中头部的保护性能,通过调整头部合成加速度波形,满足多胞复合材料夹心层蜂窝结构的发动机罩板设计要求。从头部合成加速度的实际波形,得到了头部伤害标准(HIC)在取值域上的极值条件。根据最优加速度波形理论,使用MADYMO和Hyper Study软件,得到了HIC值和头部侵入量随着材料参数的响应面,以及满足该条件的发动机罩夹心层复合材料的物理参数。结果表明:调整夹心层复合材料的弹性模量和压实应变,可以调整加速度波形,使头部合成加速度波形符合实用优化加速度波形,达到设计目的。

基于陀螺仪和加速度计的帆船运动姿态测量

针对帆船运动姿态监测的需求,设计并实现了一个基于微机电系统(MEMS)陀螺仪和加速度传感器的运动姿态实时测量系统。多传感器的数据融合,实现了姿态测量高准确度的要求。应用陀螺仪传感器监测船体姿态角度可避免因船体变速运动而导致的测量偏差;利用加速度传感器测量数据可有效消除陀螺仪的漂移误差和累积计算误差;采用加权时变的卡尔曼滤波作为数据融合方法有效地提高了姿态角度测量的精确度和稳定性。该方法已成功应用于Laser帆船运动姿态实时测量系统中,测量精确度达到了±1°。

基于加速度响应控制时MT MD的地震特性

研究了由多个刚度和阻尼保持为常量且频率呈线性分布的TMD形成的MTMD的地震特性。基于虚拟激励法和Kanai Tajimi及Clough Penzien地震谱 ,建立了结构 MTMD系统的加速度传递函数 ,进而导出了设置MTMD时结构的加速度动力放大系数 (ADMF)明确表达式。于是MTMD的优化准则选择为 :结构最大加速度动力放大系数的最小值的最小化 [Min .Min .Max .ADMF]。通过最优搜寻得MTMD的最优频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比和相应的控制有效性指标。选择结构受控频率与地震卓越频率比的不同取值 。

移动机器人速度加速度饱和约束下的时间最优控制

针对机器人运动系统中普遍存在的速度和加速度约束,提出一种满足以上约束的机器人运动时间最优控制方法.首先,通过最优条件构造哈密尔顿函数,根据极小值原理求解时间最优控制;其次,通过相轨迹分析,证明了满足约束的时间最优控制律的形式;再次,通过求解最优时间,将满足约束的时间最优控制律转换成末端时间为最优时间的燃料最优控制律;最后,在RoboCup小型足球机器人上进行对比实验,验证了该方法在规划与实际上的一致性.

切向加速度与弦误差约束的CNC系统时间最优轨迹规划

针对计算机数控(CNC)系统给定参数化路径,给出了一种求解时间最优轨迹规划问题的凸优化方法.轨迹规划问题考虑切向加速度约束与弦误差约束.通过建立两种约束下的状态容许空间,分析约束对时间最优轨迹的影响.通过非线性变量代换,时间最优轨迹规划问题被表述为一个与时间无关的凸最优控制问题.基于控制向量参数化(CVP)方法,问题被进一步转化为易于求解的凸优化问题.以路径参数对时间的二阶导数(参数加速度)为优化变量,序列二次规划(SQP)方法获得问题数值解.文末通过求解两个测试路径的时间最优轨迹规划问题,验证方法的有效性.

基于加速度严重指数的公路路侧危险度评估

为了定量评估二、三级公路路侧危险程度,以确定路侧护栏防护等级,并为制定安全改善方案提供依据,提出了一种基于乘员风险的路侧危险分级新方法,乘员风险指标采用加速度严重指数(Acceleration Severity Index,ASI)表征;利用软件VPG3.2和LS-DYNA971,选择5类典型路侧障碍物、2类护栏和15种路堤边坡组合,针对小客车、大客车和大货车开展了59组碰撞仿真试验,获取碰撞过程中车辆重心纵向、横向和竖向的加、减速度曲线,进而得到ASI序列样本;采用Fish-er最优分割算法确定了路侧危险度合理分级数和各级所对应的ASI阈值。结果表明:5类路侧障碍物中,F形混凝土护栏端部对车辆和人员伤害最严重,其他依次为树木、突出山石、标志立柱和路侧边沟;当路堤边坡高度超过4m且坡率陡于1∶1时,车辆坠入边坡的损伤严重度将超过碰撞二波波形梁护栏,与碰撞F形混凝土护栏相当。

扩展的多约束最优制导律及其特性研究

为满足侵彻攻击空地导弹末端制导要求,解决当前多约束制导律终端攻角控制问题,设计了包含受剩余飞行时间决定的控制量权函数,并引入到最优问题的目标函数中,基于线性二次最优控制理论推导得到一种扩展的多约束最优制导律。利用指令随时间变化解析表达式及伴随系数法,对制导律加速度指令变化规律及无量纲脱靶量特性进行了研究,证明了制导律指令的收敛性,从而为终端攻角控制创造了有利条件。同时,讨论了制导律增益n的设计原则。结合工程应用的需要,分别提出了一种制导初始条件设计方法及最大需用加速度的估计方法,可有效减小导弹末端机动。通过仿真验证了制导律及分析结论的有效性。

地震作用下基于ADMF和系统参数组合的最优MTMD

多重调谐质量阻尼器 ( MTMD)是由许多频率成线性分布的调谐质量阻尼器组成。可能的系统参数组合形成 5种 MTMD,即 MTMD-1～MTMD-5。基于在基底加速度作用下具有一般 MTMD时结构的加速度传递函数 ,建立了 MTMD-1～ MTMD-5加速度动力放大系数 ( ADMF)的统一模式。利用 ADMF和数值寻优技术进行了详细的最优参数研究。最优参数包括 :最优频率间隔、最优阻尼比、最优调谐频率比。大量的数值比较表明 :在MTMD地震反应控制工程中 ,应优先选择 MTMD-1。