基于阿克曼原理的4WID/4WIS汽车循迹控制研究

针对四轮独立驱动、独立转向汽车循迹控制精度和转向稳定性兼容问题,同时考虑减小轮胎磨损,延长轮胎使用寿命,本文基于阿克曼转向原理和RBF神经网络PID理论,提出了一种自适应的循迹控制方法.首先,设计了基于RBF神经网络PID理论的自适应转向控制器,用于控制前内轮转角,保证循迹精度;其次,后内轮以减小质心侧偏角为目标进行辅助转向,保证转向稳定性;接着,基于阿克曼转向原理,确定外轮转角,保证各轮侧偏力分配合理;最后,采用同一瞬心法,确定各车轮转速,以减小轮胎滑动率.本文搭建了CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,进行了仿真实验,结果表明:本文提出的循迹控制方法,不仅能获得较小的循迹偏差和质心侧偏角,保证了足够的循迹控制精度和转向稳定性,同时还减小了轮胎滑动率,有利于减小轮胎的磨耗.

智能汽车自适应RBF神经网络循迹控制

为解决智能汽车循迹控制中建模复杂及不精确问题,提出了一种基于整体逼近的自适应RBF神经网络控制方法。首先,基于智能汽车动力学方程的基本形式,对系统的不确定性进行分析。而后,利用神经网络的逼近特性,对分析结果中的不确定项进行整体逼近。进而,基于自适应RBF神经网络控制方法设计控制律,并通过李雅普诺夫稳定性分析方法设计自适应控制律。最后,进行Simulink/Carsim联合仿真验证,仿真结果表明,在通用双移线道路环境下,所提控制方法能够通过控制方向盘转角使得车辆沿期望轨迹行驶,轨迹跟踪误差较小且控制输出幅值可控,能够满足实际工程需求。

真空断路器循迹控制

采用带自调整函数的模糊算法,能够使断路器永磁机构按给定曲线动作,保证断路器的合闸时间稳定,从而提高选相操作的精度。通过该算法可实时纠正断路器永磁机构的运动位移偏差,在电容电压、环境温度等外界因素发生变化时,使机构仍按给定曲线动作。通过开关特性测试仪和DSP2812硬件控制系统,得到标准位移曲线及控制算法中的基本参量值,并在Matlab中建立了考虑续流过程的真空断路器闭环控制系统,给出了电容电压变化的仿真结果,验证了上述控制方法的可行性。此外,针对单相配永磁机构真空断路器,进行大量的合闸实验。实验结果表明:在上述外界因素变化时,该控制方法能将断路器合闸时间稳定在±0.5 ms之内。

基于有限时间引导律的欠驱智能船舶循迹控制

针对欠驱智能船舶在执行循迹任务时,受路径曲率和环境力干扰影响导致横向偏差增大的问题,对欠驱智能船舶的引导策略进行了研究。提出了一种有限时间收敛的自适应引导律,并基于该引导律实现了欠驱智能船舶循迹控制,使循迹过程中的横向偏差在有限时间内收敛至零。相比于传统积分引导律,所提方法的控制参数可以根据横向偏差的变化进行自适应调整,更快地引导欠驱智能船舶进行直线和曲线循迹。通过仿真对比验证了所提方法的有效性和先进性。

基于动态执行机构的欠驱船舶循迹控制

欠驱船舶的循迹控制已成为国内外动力定位研究的难点.针对船舶循迹控制中横向偏差最小问题,文中利用line-of-sight(LOS)引导律将船舶期望位置转化为期望首向;为了满足动态执行机构的饱和、死区和迟滞等物理限制,将执行机构的动态响应方程并入到三自由度操纵数学模型中,使控制输出更加平滑;针对欠驱船舶横向控制力无法满足的问题,设计了一种基于Lyapunov理论的两输入反步积分控制器.数值仿真验证了执行机构的动态响应方程和反步积分控制器的有效性.

基于ILOS的欠驱船舶循迹控制

欠驱船舶循迹控制已成为国内外船舶运动控制的难点.为了消除缓变环境载荷对船舶位置所产生的横向偏离,在line-of-sight(LOS)引导系统中加入积分操作,提出了一种改进后的integral line-of-sight(ILOS)引导律;并通过Lyapunov稳定性分析保证了其稳定性.为了达到恒定航速和期望首向的控制目标,船舶纵向和首向分别采用PI控制器和自动首向控制器.数值仿真验证了所提出的ILOS引导律的有效性.

基于模糊神经网络的智能车辆循迹控制

为提高智能车辆自主循迹控制的精度,提出了一种基于模糊神经网络控制(FNNC)和神经网络预测(NNP)的智能循迹控制策略。转向控制器的输入量有3个:预瞄点处的横向循迹误差、汽车横摆角速度和侧向加速度。车速控制器的输入量有4个:预瞄点处的面积误差、侧向加速度、汽车侧偏角和转向盘转角。网络训练采用误差反向传播法。仿真与试验结果表明,所设计的循迹控制器通过对驾驶员操作样本的训练,能实现对车辆的车速与转向控制,横向循迹误差和目标车速均比较理想。

智能振动碾压机的自抗扰循迹控制方法

循迹控制是实现智能振动碾压机自动化工作的重要环节.为了改善智能振动碾压机在非结构化路面环境下的循迹效果,解决现有控制算法存在的调参工作量大以及鲁棒性低等问题,本文提出了一种基于扰动观测的反步控制方法.首先,建立了振动碾压机的整车运动学模型和一种具有预测功能的误差动态模型.然后,基于一台改装的智能振动碾压机平台研究了外界扰动对车辆的铰接角度、航向角度及位置的影响规律,发现外界扰动对碾压机的铰接角、航向角度的影响需要实时观测估计,而对碾压机轮位置的影响可通过姿态信息修正补偿.最后,在以上研究的基础上设计了扩张状态观测器用于实时估计系统内外总扰动,从而将误差动态模型简化为串联积分型系统,并基于李雅普诺夫函数设计控制器的反馈控制律.Simulink和硬件在环的仿真结果表明:在车辆的铰接角、航向角同时受内部、外界扰动作用的情况下,循迹连续弯道曲线中距离、角度和曲率误差的最大值分别为0.088 m、0.118 rad和0.042 m^-1.说明基于扰动观测的反步控制方法展现了良好的控制精度和鲁棒性.

拖曳式猎扫雷装备循迹控制方法研究

针对流的不稳定性对拖曳式猎扫雷装备的影响,提出了循迹控制方法,通过修正拖曳舰艇的航向对拖曳体进行控制。以直线循迹控制方法为例,运用短基线水声定位原理推算拖曳体的偏移量,以偏移量的均方差作为允许的误差范围判断量,通过分析修正角与修正时间、漏扫区域的关系,得到了一次修正过程中的修正角和修正时间。在复杂多变的流况下,通过不断修正舰艇航向,该方法能使拖曳体稳定在计划航线附近,有效地提高了猎扫雷的作战效率。

动力定位船舶循迹控制海上实测与数值模拟研究

提出了一个铺管船动力定位的海上监测方案,对某船舶运动和环境载荷进行了实时监测。实测结果表明该方案的合理性以及该船舶具有良好的动力定位循迹控制能力;应用PID控制算法对铺管船动力定位进行数值模拟,并将海上实测结果与数值模拟结果进行对比分析,两者具有较高的吻合度。

磁带导引AGV的自抗扰循迹控制方法

本文研究了磁带导引自动导引小车(AGV)的循迹控制问题,设计了一种线性自抗扰控制器,以达到AGV精准循迹、抗干扰能力强的控制要求。首先,建立了磁带导引AGV循迹误差系统的数学模型,将循迹控制系统的不确定动态描述为系统的加性总和干扰,通过设计扩张状态观测器对这些干扰量进行实时估计,进一步,设计线性自抗扰控制器对这些干扰进行动态线性化补偿,从而降低AGV循迹模型的不确定性及循迹过程中外部随机干扰对循迹控制性能的影响。最后,搭建了磁带导引AGV实验平台,并在该平台上验证了所提出方法的有效性和优越性。

面向环境检测的小型轮式机器人循迹控制研究

循迹控制可实现机器人沿指定线路的自动运行。以环境检测的小型轮式机器人为控制对象,设计搭建了循迹控制系统,研究循迹控制算法,通过实验调试,最终实现机器人快速可靠的循线自动运行。

嵌入式小车循迹控制系统

本设计是针对2010年全国职业院校技能大赛而设计的探月车循迹控制系统,以S3C2440作为小车的控制核心部分,采用RPR220红外反射式光电传感器作为小车的循迹模块,利用PWM来驱动电机控制小车的速度。最后实验结果表明小车能按照控制要求平稳快速的循黑色轨迹运行,并具有结构简单,容易实现等的特点。

基于滑模的铺管船循迹控制研究

铺管作业时铺管船不但受到风、浪、流等环境力的影响,同时还受到铺管管线张力的作用。为了提高铺管船航迹控制性能,本研究针对J型铺管船建立了铺管管道水平张力的数学模型,基于最小半径的动态LOS算法产生铺管船的航迹点,采用滑模变结构控制器设计动力定位控制器,提高航迹控制对外界扰动力的鲁棒性。仿真结果说明了设计的控制律能够使系统快速收敛到预定位置和速度,达到良好的控制效果。

基于过渡圆弧半径求解方法的无人艇循迹控制研究

无人艇循迹控制已成为国内外船舶运动控制的研究热点.针对路径规划中圆弧半径的取值问题,文中提出了一种圆弧半径的近似求解方法,并采用line-of sight(LOS)引导律和基于反步积分和Lyapunov理论的非线性控制器来实现无人艇的循迹控制.通过数值仿真验证所提方法的有效性.

动态扰动下高心墙堆石坝无人碾压BOA-PID循迹控制

无人碾压机精准循迹控制对确保压实质量意义重大。然而,高心墙堆石坝具有坝料粒径分布广且松铺厚度不均匀等特征,导致坝面不平整且异质性强,对无人碾压机循迹控制造成动态扰动。传统的比例积分微分(proportion integral derivative,PID)控制算法采用固定参数进行纠偏控制,难以快速纠正动态扰动导致的循迹偏差。针对上述问题,本文以蝴蝶优化算法(butterfly optimization algorithm,BOA)动态优化PID控制参数,提出BOA-PID无人碾压机循迹控制方法。首先,构建车身倾斜模型以修正坝面不平整条件下无人碾压机的定位误差;其次,基于运动学模型动态预测无人碾压机的纠偏距离;再者,以最小化纠偏距离为目标函数,采用BOA动态优化PID算法的比例、积分和微分参数;最后,以参数优化的PID计算无人碾压机的转向控制量,从而克服动态扰动,实现高心墙堆石坝复杂条件下的快速纠偏。本文结合中国西南两河口大型水利水电工程开展仿真与实地实验,以验证所提出方法的有效性和先进性。结果表明,BOA-PID的纠偏能力优于GA-PID(genetic algorithm)、PSO-PID(particle swarm optimization)、DA-PID(dragonfly algorithm)和传统PID,且所提出方法能够实现高心墙堆石坝复杂条件下无人碾压机的精准循迹控制,堆石料(4.44 cm)和心墙料(3.32 cm)碾压的平均循迹误差均小于5 cm。

基于LOS的动力定位船舶变速循迹控制

循迹控制是动力定位船舶主要的控制模式之一.针对目前船舶循迹控制中要求速度保持恒定而无法快速消除横向偏差的问题,将横向偏差和速度控制同时考虑到控制器设计中,提出一种基于LOS(line-of-sight)的船舶变速循迹控制.控制器设计分为两步,首先运用状态反馈和反步法分别计算出船舶的加速度,再利用最小二乘法对船舶的加速度进行估计,在此基础上得到最终的控制律,使得船舶能够根据横向偏差及其变化率调整速度,更快速地达到预设路径.通过仿真与传统LOS引导律对比,验证了所提出的方法的有效性.

智能小车的循迹控制与实验

以S3C2440为主控制器、STM32为电机驱动控制器,构建智能四轮小车;使用光电传感器进行路径识别,循迹运动;通过STM32对小车电机的驱动、算法控制,对其控制算法优化,提高其在转弯时的灵敏度,循迹更准确;ARM2440嵌入式系统,使用PID控制算法对小车的运动进行模拟控制,使其以较快的速度循迹。

虚拟轨道列车多轴协同预瞄循迹控制方法

为了使多铰接虚拟轨道列车按照目标虚拟轨道行驶,需要应用自动驾驶技术进行循迹控制.在单点预瞄控制模型的基础上,结合车厢间的运动耦合关系,提出了一种多轴协同预瞄循迹的控制方法.在多体系统动力学仿真软件Simpack中搭建了多铰接虚拟轨道列车动力学模型,分别对不采用多轴协同控制和采用多轴协同控制时虚拟轨道列车在曲线工况下的虚拟轨道跟踪性能进行了仿真分析.结果表明:采用多轴协同循迹控制方法能够使虚拟轨道列车沿目标虚拟轨道行驶,可以解决虚拟轨道列车弯道行驶过程中的轨迹内移问题,提高了虚拟轨道列车弯道行驶的机动性.

基于改进ILOS引导律的船舶循迹控制

缓变环境力导致欠驱船舶在循迹过程中产生横向偏差,如何在较好消除横向偏差的同时保证系统快速响应已成为研究欠驱船舶循迹控制的新难题.文中针对该问题,提出了一种改进的(Integral line-of-sight,ILOS)引导律算法,并结合纵向PI控制器和首向滑模控制器来实现欠驱船舶的循迹控制,其稳定性通过Lyapunov分析得到证明.通过仿真验证了该改进控制方法的有效性.