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。

分布式铁路车辆分布组件的设计与实现

为了解决铁路运输管理中车辆分布的可视化问题,提出了一个分布式铁路车辆分布组件的概念,详细地给出了这个组件的基本结构、分析、设计和实现。应用该组件可以为铁路运输管理系统构建一个分布式的车辆分布平台,以该平台为基础可以实现铁路运输管理系统中的车辆分布以及车辆调度作业的可视化,构建出一个具有高可用性和高适用性的铁路运输调度管理系统。实践结果表明,复用该组件不仅可以解决某些领域(如车辆调度、库存和物流等领域)中的实体分布可视化和调度管理问题,也可以有效地提高了软件开发的效率和质量。

基于CAN总线的车辆分布式系统中主控制盒的设计

目前国内车辆主要采用基于电子线束的电气控制系统。随着车我设备数量的不断增多,数据通信也越来越复杂,这种系统逐渐不能适应。文中针对这些情况提出了将ARM7和CAN总线技术应用于汽车电气控制的新设计方案,重点介绍了方案中主控制盒的设计。该方案以CAN总线为通信媒介,利用ARM7的强大处理能力,使汽车电控系统的控制能力大为增强。实践表明,该主控制盒具有较强的处理能力和控制能力,提高了汽车电气控制系统的性能。

多轴分布式电驱动车辆电液复合制动控制研究

针对多轴分布式电机驱动车辆电液复合制动中易出现的车辆制动抖动问题,提出了一种建压阶段电机制动力修正策略和一种基于前馈-反馈的协调控制策略,分别在建压阶段和其他阶段通过协调复合制动力来解决制动抖动的问题。针对防抱死控制系统与电机制动系统共同作用时的制动矛盾,提出了一种基于PID控制的ABS控制策略,主要通过改变电机制动力来解决制动矛盾的问题。通过TruckSim、Matlab/Simulink及AMESim联合仿真验证,制动冲击度在建压阶段下降了20.66%,在电机退出阶段下降了92.59%,驾驶感觉得到明显改善。而ABS控制策略也可在保证理想滑移率的同时完成制动能量回收;结合整车制动试验,表明协调控制策略在保证制动效果良好的同时实现了制动能量回收,效果显著。

基于自适应平方根容积卡尔曼滤波算法的分布式驱动车辆状态估计

为了解决分布式驱动电动汽车在实时车辆行驶状态难以获取、估计精度较低的问题,提出了基于奇异值分解(SVD)的平方根容积卡尔曼滤波(SCKF)的分布式驱动车辆状态估计方法。SCKF算法通过奇异值分解优化误差协方差矩阵,以改善CKF在强非线性车辆系统或协方差矩阵非正定时状态估计精度降低甚至发散的问题,利用7自由度车辆动力学模型和Dugoff轮胎模型求得的参数信息准确估计车辆行驶状态。在Matlab/Simulink仿真平台上进行试验验证,并与基于CarSim数据的虚拟值进行了对比分析。结果表明:基于该算法的估计结果更接近真实值,并且响应速度快、实时性强。

多轮分布式驱动车辆可重构集成协调控制方法

多轮分布式独立驱动平台运动控制技术的演进对提升特种无人车辆的快速机动性及操纵稳定性具有重要的战略意义,然而其底盘主动执行系统的故障率或相互干涉的可能性也大大增加。提出一种面向该平台的可重构集成协调控制方法,以实现车辆动力学性能的进一步提升。基于自顶向下的分层控制结构,在运动控制层引入考虑参数不确定性的自适应滑模控制器,以保证对车辆运动目标状态的准确跟踪,并生成所需的广义控制力;在控制分配层提出一种加权伪逆控制分配器,基于控制效率矩阵的零空间特性,在主动执行器饱和约束可行域内进行再分配修正,以完成从广义控制力到各车轮处轮胎力的优化分配,其中引入的配置矩阵与优化权重系数则分别实现对控制模型的重新配置以及分配目标的调节;通过设置主动执行器实现分配目标的执行。基于6×6分布式电驱动车辆原理样机,进行两种工况下的仿真和试验验证。研究结果表明,该控制器提升了多轮车辆在转向过程中的操纵稳定性,并获得了更高效更精准的多轮车辆驱动力分配控制效果。

基于自抗扰控制的分布式铰接车辆转向控制

铰接车辆通过前后车体间的相对转动实现转向行驶,这种特殊的转向形式导致其转向稳定性差,转向运动控制精度要求高。针对此问题,以某四轮分布式驱动井下支架搬运铰接车为原型,构建包括车身模型、轮胎模型和单阀控双非对称缸液压转向系统在内的分布式铰接车辆11自由度非线性动力学模型,并设计基于自抗扰控制器的液压转向控制系统,用以提升铰接车辆的转向稳定性。为验证此方法的有效性,建立MATLAB/Simulink仿真模型,进行初始车速为2.5 m/s的转向分析,并在同种工况下,加入外界干扰力矩,以PID控制器为对照组,对比分析两种液压转向系统控制器的抗扰动性能。仿真结果表明:基于ADRC控制的液压转向系统的转向角度误差在0.017 rad以内,且转向角度跟踪速度快,相对于PID控制器具有更好的抗扰动性能,有效提高了铰接车辆的转向稳定性。

基于粒子群优化-蚁群融合算法的分布式电驱动车辆模型预测转矩协调控制策略

针对分布式电驱动车辆多动力源耦合作用和高度非线性造成的动力学控制难题,以7自由度整车动力学模型为预测模型,以粒子群优化-蚁群融合算法为优化方法,提出一种基于粒子群优化-蚁群融合算法的模型预测转矩协调控制策略,并搭建了仿真实验和实车试验平台,进行了多种工况试验。试验结果表明,新提出的转矩协调控制策略能够根据试验工况调整控制模式,实现动力性、经济性和操纵稳定性的综合最优控制效果。

4WD车辆路面附着系数自适应滤波估计方法

分布式驱动车辆路面附着系数是开发先进底盘控制策略的关键,而轮胎参数对路面附着系数估计具有较大影响。因此,提出了考虑轮胎参数的4WD车辆路面附着系数自适应滤波估计方法,提高了附着系数估计的准确性。在建立HSRI轮胎模型和3DOF车辆模型的基础上,基于扩展卡尔曼滤波理论开发了4WD车辆路面附着系数估计模型;为提高算法估计的精度,以轮胎半径变化量为输入设计了EKF参数自适应模糊调节器,通过对EKF量测噪声实时调整的方式实现了路面附着系数估计。开展实验验证了算法的可靠性,并在双移线和对接路面工况进行了仿真分析。结果表明,相比于EKF算法,该算法在双移线低附着路面上精度提高了17.2%,在对接路面工况下精度整体提高了约35.7%。研究结果为分布式驱动车辆的精确力矩分配提供了理论基础。

TTCAN系统及其在分布式车辆网络中的应用

在车辆总线技术研究的基础上分析了CAN通信应用,对CAN总线仲裁消息发送延迟、不相容行为消息错误进行了详细研究,并通过试验定量分析事件触发CAN在实时系统应用中的不足。为克服传统CAN通信不足引入时间触发通信协议,阐述了时间触发CAN(TTCAN)系统结构、定时机制、容错等关键技术,并对车辆其它类似总线进行了分析,最后对TTCAN在分布式车辆网络中的应用前景进行了展望。

基于规则的分布式电驱动车辆驱动系统失效控制

针对分布式电驱动车辆在进入失效控制工况下,传统控制策略存在的纵横向控制目标无法满足、驱动能力降低、安全性变差等缺点,设计并考虑动力性和稳定性的驱动系统失效协调控制策略。该策略利用分布式电驱动车辆各轮无机械连接、各轮独立驱动以及驱动单元冗余配置的结构特点,依据不同的失效状况和车辆状态制定基于规则的驱动系统失效控制算法。对所设计的算法进行实车试验验证,试验结果表明,在发生驱动系统失效后,所设计的基于规则的驱动失效控制策略通过协调控制各驱动轮驱动能力,在低速小转向阶段改善了车辆的纵向驱动能力,在高速或者大转向阶段保证了车辆的横向稳定性。

基于复杂网络的城市公交车辆动态分布分析方法

为了动态分析公交车辆在线网上的实时分布,文章构建一个基于车辆分布的公交动态复杂网络模型,基于复杂网络理论提出车辆服务强度与线网储备运力2个指标来反映公交动态复杂网络的分布特征。基于Space-L方法建立包含城市公交站点及线路信息的静态网络模型,分析公交静态网络特性;根据公交车辆实时GPS数据提取站点间车辆数作为边的权重,建立公交动态复杂网络模型,使用车辆服务强度与线网储备运力进行线网车辆分布分析并对动静态公交网络进行匹配性研究。将提出的方法应用于宁波市公交系统,研究发现:车辆服务强度呈现出明显的时间与空间差异;线网储备运力与网络直径具有较强的相关性,可以通过不同时刻动态网络直径的大小来分析线网的储备运力;公交静态网络与动态网络的关键参数差异表明两者不完全匹配。

分布式电驱动车辆的无味粒子滤波状态参数联合观测

针对目前分布式电驱动车辆动力学领域中存在的状态参数观测体系不完善、观测精度低的问题,利用分布式电驱动车辆多信息源的特点,提出无味粒子滤波状态参数联合观测方法。基于非线性车辆动力学模型对分布式电驱动车辆的纵向速度、质心侧偏角、横摆角速度及各轮侧向力进行联合观测。同时,为提高侧向力的观测精度,采用非线性动态轮胎模型。在完成模型搭建的基础上,考虑到所搭建的车辆动力学模型具有强非线性,设计适用于强非线性模型的无味粒子滤波器对多个状态变量进行联合观测。而为进一步提高状态观测精度,进行量测噪声协方差的自适应调节。仿真和试验结果表明,所提出的状态观测方法能够提高分布式电驱动车辆状态参数观测精度和鲁棒性。

分布式电驱动车辆的ACC协同控制

针对智能分布式电驱动车辆在纵向跟车运动中实施多性能目标协同控制的必要性和实时性问题,在分析分布式电驱动车辆结构与纵向动力学特性基础上,提出一种基于模型预测控制理论的自适应巡航控制算法,并采用缩减优化问题规模的方法,缩短单步计算时间,提升在线优化求解的运算效率。为验证算法有效性,搭建仿真平台,进行了相关的仿真和硬件在环试验。仿真和试验结果表明,所提出的控制算法能实现该车安全和节能的协同优化,且满足了控制实时性要求。

分布驱动轮式车辆差动转向动力学特性研究

针对现有轮式车辆差动转向理论中未考虑胎体扭转特性和稳态差动转向动力学特性的问题,结合分布驱动轮式车辆结构特点,进行基于轮胎扭转和侧偏特性的轮式车辆差动转向动力学特性研究。通过建立单轴和双轴分布驱动轮式车辆动力学模型,分析轮胎与路面相互作用机理和稳态差动转向形成过程;讨论胎体扭转和横向变形引起的车轮回正力矩与侧偏力、侧向外力和车辆结构尺寸等对车辆稳态差动转向过程的影响。结果显示,轮胎扭转迟滞及其产生的回正力矩对稳态差动转向影响较大;双轴轮式车辆差动转向过程为侧偏与侧滑的耦合作用,其差动转向的必要条件为轮距大于轴距。

高速公路收费站车辆到达分布的拟合检验

以1分钟为单位时间间隔,以1小时为1个样本观测时段,通过实地调查获取了柳忠高速公路天水北路收费站连续13个小时的车辆到达数据。在此基础上,对高速公路收费站的车辆到达过程服从泊松分布这一假设进行了χ2拟合检验,检验结果表明:高速公路收费站的车辆到达过程服从泊松分布。

分布式电驱动车辆回馈制动控制策略研究

回馈制动能有效提高分布式电驱动车辆的能量效率。论文分析了分布式电驱动车辆回馈制动系统的结构、电机的性能及制动法规的约束条件,提出了基于非线性规划方法的最大能量回馈制动控制策略,并结合回馈制动系统的特性分析了制动力分配的特点。通过仿真分析了典型制动过程及典型工况循环的制动能量回收效果,结果表明,与理想制动力分配策略相比,本文提出的回馈制动控制策略能获得更高的能量回收效率。

分布式电动车辆驱动系统MFAC主动容错控制

为解决分布式电驱动车辆驱动系统主动容错控制大多需要依赖于复杂、非线性车辆模型以及精确故障信息这一问题,提出了基于多输入多输出无模型自适应主动容错控制方法。该方法在控制系统设计时仅利用车辆系统的多个输入输出信息,在各个失效工况下,通过驱动系统和转向系统的协同容错控制,保证车辆既能维持期望车速也不偏离既定轨迹行驶,并通过理论推导证明了控制器单调收敛性和有界输入输出。基于MATLAB/Simulink和CarSim的联合仿真对控制算法有效性进行了验证,典型工况下,整车纵向速度误差维持在3%以内,横向不失稳以及不跑偏,确保了行驶安全;在此基础上通过驾驶模拟器实验验证了控制算法的实时性。

分布式电驱动车辆极限越野环境下高速避障与稳定性控制

为提高分布式电驱动车辆在极限越野环境下的高速避障能力和操纵稳定性,提出一种充分考虑车辆过弯姿态反馈的分层协调横向稳定性控制方法。上层控制器将多模型在线建模算法与非线性模型预测控制理论相结合,构建一种基于数据驱动多模型预测控制的横摆、侧倾运动协调控制器。由于车辆不同的横向失稳状态下最优控制中心是时变的,细化并重构一种双层融合型横摆运动动力学模型。考虑到越野工况存在时变道路曲率和侧向坡度,建立零力矩点侧倾失稳判断模型,在横摆稳定性控制基础上引入侧倾稳定性控制约束。下层控制器结合各轮胎滑动率和垂直载荷转移量,采用二次规划求解算法将融合型期望横摆力矩转化为各轮最优驱动转矩。搭建MATLAB/Simulink软件和Carsim软件联合仿真平台,进行仿真实验验证。结果表明,该分层协调控制策略可充分发挥分布式电驱动车辆在极限越野工况下的高机动转向性能,具有较强的车身姿态修正能力,可以提高车辆的路径保持精度和过弯横向稳定性。

基于动态称重算法的车辆荷载分布规律的研究

为减少车辆超载运营对公路桥梁疲劳损伤的影响,对各桥梁车辆荷载分布模型进行研究。采用统计概率分布的方法,给出分布密度函数,便于后期超载车辆的管理。研究结果表明,不同车型分布规律存在一定差异,二、三轴车符合广义极值双峰分布,四轴及以上的车型分布符合正态分布模型。