列车自主控制系统在道岔安全区域的控制算法

[目的]与现有CBTC(基于通信的列车自动控制)系统控制机理不同,列车自主控制系统通过直接控制轨旁资源实现列车自主运行。为了提高道岔区段的运行效率,需研究列车自主控制系统在道岔区段的控制算法,采用颗粒度更小的道岔安全区域作为列车自主控制系统的控制资源。[方法]列车自主控制系统的控制算法将轨道区段视为共享资源,道岔安全区域单独分配给列车使用。对单开道岔区段和交叉道岔区段场景下的列车自主控制系统和CBTC系统进行了对比分析,并采用真实列车控制系统和道岔的参数进行仿真计算运行提升效率。[结果及结论]与CBTC系统的传统联锁算法相比,列车自主控制系统的道岔安全区域控制算法性能更好。在单开道岔区段场景中,列车运行安全间隔提升率最大达到74.5%;在交叉道岔区域场景中,列车道岔通过时间提升率最大达到33.8%。通过在系统架构和控制算法上的优化,列车自主控制系统增加系统灵活性和效率,为下一代列车控制系统重要发展方向。

基于地下铲运机自主铲装过程的控制算法设计与实验分析

本文以某地下铲运机铲装机构为研究对象,介绍了铲运机及铲装工作机构组成及工作原理,针对不同铲装方法详细分析了自主铲装过程,建立出铲装轨迹并对其轨迹进行跟踪控制,以实现铲运机自主铲装作业。结合专家知识经验,设计了自主铲装控制算法,并对控制算法进行了实验验证,结果表明:自主铲装过程精度高,满斗率达标,验证了该控制算法的准确性和可靠性。

提高能效的自主供电系统智能控制算法模型建立与仿真

为解决太阳能电池为机器人系统提供能量效率低下的问题,文中设计开发一种提高能效的自主供电系统。其采用基于模糊逻辑扰动观测算法的智能MPPT充电控制器,该算法通过使用足够精确的预测和自适应算法克服了在功率波动与最大功率点跟踪时间固定等方面的缺点,提高了太阳能电池的效率。为了研究模糊逻辑器件在MPPT算法中的实现,文中在Matlab/Simulink环境下开发了该系统的仿真模型,包括太阳能电池、MPPT控制器、蓄电池和负载。仿真结果表明,MPPT技术的应用使太阳能系统能量产生量提高了23%;将模糊逻辑算法引入MPPT控制器大幅提升了最大功率点跟踪的速度,且抵消了电压波动,从而使功率不足减少了2%。

基于模型预测的小型无人艇控制算法设计与试验

为实现船舶智能技术的实际应用和市场化,本文分析了主要智能船舶控制集成关键技术,介绍了研发的FURONG小型无人艇情况,包括框架设计与实现、无人船艇姿态预测方法与控制模型、自主航行算法等,实船模型航行测试验证了船舶行驶过程中船位数据的控制精度,系统运行可靠,手动控制与基本自助航行等都达到目标要求。

基于Multi-agent的道路交通流控制模型

结合近年来出现的人工智能新技术 ,提出基于Multi agent的道路交通流控制模型 ,从而实现一种灵活的agent自主控制算法 ,并进一步提出Multi agent协商策略的设想。实验证明 ,该agent自主控制算法柔性结合多个交通状态量 ,较好地平衡了道路交叉口各向交通流 ,具有较强的可优化度和扩展能力。

基于摄像头的群体机器人的控制算法研究

在第一代自组装模块化群体机器人Sambot的设计基础上,采用激光定位和摄像头模块进行信息采集,重新设计出了新一代自组装模块化群体机器人SambotⅡ。详细叙述了SambotⅡ机器人的视觉控制算法,通过相关的摄像头和激光实验验证了该算法的可行性。最后设计了两个SambotⅡ机器人的自主对接实验,展示了实验结果并对结果进行了分析,证明了SambotⅡ机器人整体方案的可行性。

地下铲运机自主行驶与避障控制方法研究

由测量数据或轨迹推算模型,计算铲运机横向位置偏差、航向角偏差及航向角偏差变化率,三偏差通过非线性融合规则,形成融合偏差反馈信号并作为PID校正控制的输入量,设置横向位置偏差及航向角偏差双门限值来改进PID算法。该自主行驶控制方法在轨迹偏差及行驶车速大范围变化时,仍能保持优良的稳定性和快速性。

自主导航船案例在《控制理论基础》课程教学中的应用研究

为降低《控制理论基础》课程中所涉及的模型、性能分析、稳定性等概念的抽象性,借助所研发的BDS自主导航投饵船控制系统软硬件,将授课中的知识点和投饵船控制系统的相应模块进行对应,有效减少了课程学习过程中的抽象性。

基于云的多自主移动机器人编队控制技术研究

针对多自主移动机器人编队过程中,机器人复杂的动态运算和大量数据存储问题,本文提出一套基于云服务器存储大量数据和云计算复杂动态编队的解决方法。首先,选择合适的云服务器,云系统配置好后,建立数据库用来存放数据,进行云端动态计算;其次,搭建一套相机定位检测和机器人动态移动的系统模型,确定机器人运动的位置坐标;再次,确定选用无线通信的类型,将云服务器与本地的系统连接,进行数据传输;最后,搭建多机器人的编队系统,确定编队队形后,将编队算法存放云服务器。再整体对提出的方法进行测试和验证,实验结果表明,机器人的位置数据放在云服务器存储以及动态编队在云端计算,较本地存储计算更准确安全、速度更快、误差较小。因此得出结论:基于云服务器的多自主移动机器人编队控制具有很大的可行性,也是人工智能领域具有价值性的研究。

水下自主航行器的横滚抑制控制系统设计

水下自主航行器受到扰动影响容易产生横滚,为了提高水下航行器的稳定性,提出一种基于横滚抑制的水下自主航行器控制系统设计方法。系统设计主要包括了控制算法设计和系统的硬件模块化设计,采用鲁棒性PID控制算法进行控制律设计,构建静态神经元控制时滞闭环系统,采用严格反馈抑制方法进行横滚抑制,在程序加载电路中进行控制算法加载。硬件设计主要包括航行姿态的A/D采样电路、控制信息处理器、伺服机构和控制输出电路等。最后进行系统调试和仿真分析,结果表明,采用该控制系统能有效抑制水下自主航行器的横滚,进行姿态修正,提高航行稳定性。

基于ROS系统的智能清洁车自主路径规划与避障控制

为实现智能清洁车路径规划,提高避障精度,基于机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)设计智能清洁车自主路径规划与避障控制方法。建立智能清洁车运动模型,计算车辆运动的线速度与角速度,得到智能清洁车在转弯时的运动学模型,获取整个运动过程中的运动轨迹模型,实现路径规划设计与避障控制。实验结果显示,应用设计方法在3种环境下的行驶总时间较短,避障精度较高,说明控制效果较好。

基于自主控制技术的无人机系统设计

针对无人机飞行过程中出现的自动化控制不准确与实时跟踪效率不高的问题,提出基于自主控制技术的无人机系统设计。通过采用GPS传感器和单片机控制中心为硬件系统设计与执行控制算法的软件系统设计相结合,实现对无人机路径的跟踪控制。仿真实验结果表明,基于自主控制技术的无人机系统具备极高的有效性,在进行对无人机路径跟踪控制过程中,可以提高跟踪路径的精准度,提高无人机的飞行效率。

微小型自主式水下机器人系统设计及试验

为了解决自主式水下机器人智能控制问题,设计了一种微小型自主式水下机器人。介绍了微小型自主式水下机器人的系统结构和关键部分系统,然后针对运动控制系统耦合问题,采用3个分控制系统方式实现水下机器人运动控制,最后进行了自主式水下机器人运动控制的试验研究。试验结果表明:研制微小型自主式水下机器人及其控制系统能够完成自主运动任务,实现自主化,为同类型的水下机器人提供参考。

煤矿井下多旋翼飞行器避障控制方法研究

多旋翼飞行器以其机械结构简单、可悬停和多方向飞行的优点,在煤矿井下生产巡检方面具有良好的应用前景。但多旋翼飞行器移动速度较快,飞行时易受外界各种因素的影响,难以建立精确的数学模型,使得飞行控制算法的设计较为复杂,现有基于激光雷达的同步定位与地图构建方法难以满足多旋翼飞行器快速飞行的实时性要求。针对上述问题,研究了一种利用虚拟远程操控技术对煤矿井下多旋翼飞行器进行避障的控制方法。构建了煤矿井下巷道多旋翼飞行器虚拟远程操控系统,根据煤矿巷道初始信息在虚拟远程操控系统中建立虚拟巷道模型及全局导航地图,获得飞行器移动过程中已知的静态障碍物信息,建立已知的静态环境模型,减少多旋翼飞行器运动过程中对环境感知建模的任务量,提高虚拟远程操控的运行效率。在巡检过程中,多旋翼飞行器通过自身携带的传感设备检测移动方向的动态障碍物信息,虚拟远程操控系统将动态障碍物信息实时重建于初始虚拟巷道模型中,对虚拟环境状态进行实时更新,为飞行器局部避障控制提供可靠的环境依据;虚拟远程操控系统通过读取障碍物与飞行器的位置数据和移动速度信息,采用复合虚拟势场(CVFF)避障控制算法进行避障路径规划,如果检测到前方障碍物对飞行器移动产生较大威胁,远程操控人员可根据规划的避障路径对飞行器进行远程干预,实现了自主避障飞行和人为远程干预控制。为提高飞行器对动态障碍物的感知效率和精度,在虚拟势场(VFF)算法的基础上引入飞行器与障碍物、目标点之间的相对速度影响,提出了一种CVFF避障控制算法。从静态和动态障碍物避障路径2个方面对CVFF避障控制算法进行仿真验证,结果表明:静态情况下,相比VFF算法,CVFF避障控制算法在减少了迭代次数的同时,也缩短了飞行器的轨迹长度;动态情况下,飞行器成功避开了提前设定的2个动态障碍物,顺利到达设定目标点,验证了采用CVFF算法的煤矿井下多旋翼飞行器避障控制方法的有效性。

九轴陀螺仪在AGV自主导航中的应用设计

AGV小车自主导航的应用研究,是利用MPU9250传感器集成的三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计;研究了地理坐标系,并给出车体坐标系和场地坐标系的定义,在此基础上,首先进行车体坐标与地理坐标的转换,确定小车从停车点到目标点的初始航向角,然后通过卡尔曼滤波进行数据融合得到融合后的航向角,随后通过PID控制算法控制小车运动过程的角度,最后通过手动控制引导小车到达目标点的停车板上;并且在此基础上形成了不同应用场所的导航图,经现场实现卡尔曼滤波与导航效果良好。

科里奥利粉料流量测控系统的控制方法研究

针对目前科里奥利粉料流量测控系统给料阀控制方式的不足,提出了基于自主学习功能的控制方式。由于科里奥利粉料流量测控系统给料阀转速与实际粉料流量之间并不是线性关系,以简单的线性插值方式来实施控制,往往会出现流量控制不到位、过渡过程震荡剧烈等问题。而采用基于自主学习功能的控制方式之后,能够实现较高精度的控制且过渡过程震荡幅值较小。

飞机CGF沿航线自主飞行的控制算法研究

采用理论研究与工程实践相结合的方法,重点研究具有动力学特性的飞机CGF沿航线自主飞行的控制算法,主要包括协调转弯和倾斜转弯控制算法两种,最后以具体航线为例进行测试。结果表明,飞机CGF能够顺利完成飞行任务。

基于ARM自主式水下机器人系统设计

为了解决自主式水下机器人智能控制问题,设计了一种自主式水下机器人。文章从系统设计方面介绍了自主式水下机器人,利用PID控制算法对水下机器人运动控制进行了试验研究。PID算法对自主式水下机器人进行回路控制,实现对水下机器人航向角度进行控制,从而提高稳定性能。通过研究自主式水下机器人及其控制系统能够实现水下机器人对目标进行锁定进行观测,优化了自主式水下机器人的工作性能和指标。

基于红外和超声波的机器人自主充电系统设计

充电电池是移动机器人的主要动力源,为了使机器人实现自我能源管理,自主充电是移动机器人必不可少的一种功能。目前,国内外机器人自主充电方式多种多样,但存在着传感器数量多、算法复杂和成本偏高等问题。为实现更简单、成本更低廉的自主充电功能,提出了基于红外回归反射和超声波测距的新型充电对准方法,给出了该方法的理论依据和算法流程,设计了相应的自主充电装置。样机测试结果表明,搭载有本套自主充电装置的移动机器人能够在4米范围内实现自主充电,证明了该套装置的有效性。

基于无人自主航行器的智能水下多参数移动监测平台

为了提高江河湖海水域环境监测灵活性,提出了一套基于轻型无人自主水下航行器(AUV,Autonomous Underwater Vehicle)的智能移动监测系统。该平台可搭载水下多参数传感器及水下侧扫声呐,获取水质参数及水底的地形地貌信息。该系统采用稳健水声通信技术实现水下多参数传感器的实时回传,实现水质信息的原位监测;通过提出的智能水下平台控制算法,平台可实现航迹自主规划,提高了监测任务的灵活性。