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Trajectory Tracking of Autonomous Vehicle with the Fusion of DYC and Longitudinal–Lateral Control 被引量:18
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作者 Fen Lin Yaowen Zhang +3 位作者 Youqun Zhao Guodong Yin Huiqi Zhang Kaizheng Wang 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期212-227,共16页
The current research of autonomous vehicle motion control mainly focuses on trajectory tracking and velocity tracking. However, numerous studies deal with trajectory tracking and velocity tracking separately, and the ... The current research of autonomous vehicle motion control mainly focuses on trajectory tracking and velocity tracking. However, numerous studies deal with trajectory tracking and velocity tracking separately, and the yaw stability is seldom considered during trajectory tracking. In this research, a combination of the longitudinal–lateral control method with the yaw stability in the trajectory tracking for autonomous vehicles is studied. Based on the vehicle dynamics, considering the longitudinal and lateral motion of the vehicle, the velocity tracking and trajectory tracking problems can be attributed to the longitudinal and lateral control. A sliding mode variable structure control method is used in the longitudinal control. The total driving force is obtained from the velocity error in order to carry out velocity tracking. A linear time-varying model predictive control method is used in the lateral control to predict the required front wheel angle for trajectory tracking. Furthermore, a combined control framework is established to control the longitudinal and lateral motions and improve the reliability of the longitudinal and lateral direction control. On this basis, the driving force of a tire is allocated reasonably by using the direct yaw moment control, which ensures good yaw stability of the vehicle when tracking the trajectory. Simulation results indicate that the proposed control strategy is good in tracking the reference velocity and trajectory and improves the performance of the stability of the vehicle. 展开更多
关键词 Autonomous vehicle TRAJECTORY tracking Direct yaw MOMENT control(DYC) model predictive control (MPC) longitudinal–lateral control
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Feedback control strategy of longitudinal temperature and finished carbonization time for coke oven and its application
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作者 FangHuo ZhiWen +3 位作者 DongChen YuelingShen YongqinZhang XiaomingZhi 《Journal of University of Science and Technology Beijing》 CSCD 2004年第2期110-114,共5页
Based on the detailed analysis of the third coke oven in BaoSteel, a feedbackcontrol strategy of longitudinal temperature and finished carbonization time of coke ovens wasproposed and it was applied to the third coke ... Based on the detailed analysis of the third coke oven in BaoSteel, a feedbackcontrol strategy of longitudinal temperature and finished carbonization time of coke ovens wasproposed and it was applied to the third coke oven in BaoSteel. As a result, the ratio of theinstance that the absolute deviation of the longitudinal temperature is within +- 7 deg C and thefinished carbonization time within +- 10 min is more than 80 percent, having acquired the patentsaving effect of an energy consumption lowered by 2.92 percent. At the same time, it can provide anexample for the same coke ovens inside and outside the nation. 展开更多
关键词 coke oven longitudinal temperature mathematical model finishedcarbonization time feedback control strategy
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基于前馈补偿LQR与PID的矿井无轨胶轮车横纵向控制研究
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作者 江松 武露云 +4 位作者 付信凯 顾清华 洪勇 章赛 卢才武 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第1期139-148,共10页
无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration... 无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration Derivative,PID)位移速度调节器相结合的控制策略,实现车辆的横纵向协调控制。通过建立考虑轮胎侧偏特性的2自由度无轨胶轮车动力学模型和跟踪误差模型,并采用井下无轨胶轮车实车参数建立其电机模型,得到车辆的驱动制动输出。利用Carsim和Matlab/Simulink搭建联合仿真环境,分别在井下双车道工况、单车道工况与颠簸路面工况下进行了轨迹跟踪仿真验证。结果表明:在3种工况下车辆轨迹跟踪过程中的最大横向误差仅为5 cm,最大纵向误差仅为10 cm,速度误差控制在1 m/s以内,航向误差范围为±0.1 rad,前轮偏转角变化平稳未出现抖动现象。为验证控制器在井下实际环境下的跟踪性能,使用实验室小车于陕西某井下巷道进行了现场试验验证,结果表明:井下实际巷道下试验结果误差仍在合理范围内,解决了车辆运行过程中的速度和路径的时变问题,反映出该控制器具有较高的精度和较好的稳定性。 展开更多
关键词 无轨胶轮车 LQR PID 前馈补偿 电机模型 横纵向协调控制 智能矿山
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自动驾驶载货汽车速度轨迹模型预测跟踪控制方法
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作者 赵靖华 管清捷 +1 位作者 刘晓雪 解方喜 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2024年第9期10-17,共8页
为避免车辆质量变化与道路坡度对自动驾驶载货汽车纵向车速控制的干扰,通过智能导航系统获取车辆速度轨迹及道路坡度信息,建立车辆纵向动力学模型和压缩天然气(CNG)发动机动力学模型,并基于模型预测控制(MPC)框架设计了一种实时的动态规... 为避免车辆质量变化与道路坡度对自动驾驶载货汽车纵向车速控制的干扰,通过智能导航系统获取车辆速度轨迹及道路坡度信息,建立车辆纵向动力学模型和压缩天然气(CNG)发动机动力学模型,并基于模型预测控制(MPC)框架设计了一种实时的动态规划(DP)速度轨迹跟踪控制器。仿真结果表明,在新欧洲驾驶循环(NEDC)和全球统一轻型车辆测试循环(WLTC)工况下,该控制器在载货汽车质量变化和道路坡度干扰条件下能使车速保持稳定,并可在优化速度跟踪误差的同时降低发动机天然气消耗量。 展开更多
关键词 自动驾驶 纵向车速控制 模型预测控制 实时动态规划 道路坡度
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基于干扰观测器与终端滑模的车辆纵向控制
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作者 黄益绍 庄迪 《江苏大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期513-520,共8页
为了消除未知干扰和不确定性对车辆纵向控制的影响,设计了基于干扰观测器和终端滑模控制的分层式车辆纵向控制系统.利用干扰观测器对系统干扰进行实时观测,实现对系统的反馈补偿,降低滑模控制的切换增益,从而抑制滑模控制的抖振.利用Lya... 为了消除未知干扰和不确定性对车辆纵向控制的影响,设计了基于干扰观测器和终端滑模控制的分层式车辆纵向控制系统.利用干扰观测器对系统干扰进行实时观测,实现对系统的反馈补偿,降低滑模控制的切换增益,从而抑制滑模控制的抖振.利用Lyapunov函数证明了控制系统的稳定性,并通过Carsim/Simulink进行了联合仿真试验.结果表明:在两种仿真工况条件下,控制器对参考速度跟踪效果良好,速度误差最大仅为0.22 m/s,干扰观测器对系统干扰能够准确快速估计,估计误差仅为0.003 14,切换逻辑执行器发挥良好;与传统滑模控制相比,所设计的控制器稳定性更好,抑制了滑模控制的抖振,实现了对车辆纵向速度的稳定跟踪. 展开更多
关键词 车辆 纵向控制 干扰观测器 全局快速终端滑模控制 逆纵向动力学模型 PID控制
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基于混合整数规划的智能车横纵向一体化滚动优化决策
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作者 戴启坤 刘俊 +2 位作者 郭洪艳 陈虹 孙义 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期21-29,共9页
本文针对智能车辆的行为决策问题,设计了基于混合整数规划的智能车横纵向一体化滚动优化决策方法.该方法首先将纵向车速表示为非整数,将期望车道表示为整数控制量,建立了混合整数智能车决策简化模型;然后,设计了横纵向一体化滚动优化决... 本文针对智能车辆的行为决策问题,设计了基于混合整数规划的智能车横纵向一体化滚动优化决策方法.该方法首先将纵向车速表示为非整数,将期望车道表示为整数控制量,建立了混合整数智能车决策简化模型;然后,设计了横纵向一体化滚动优化决策方法,决策出纵向车速和换道动作,根据系统输出与非线性约束的时域关系证明了优化问题的递归可行性并通过遗传算法求解非线性混合整数规划优化问题.基于车辆动力学仿真软件veDYNA和Simulink进行了联合仿真,并在红旗E-HS3智能车上开展了实车试验,结果表明,本文提出的基于混合整数规划的智能车横纵向一体化决策方法能够实现超车、避障、跟车、停车和弯道工况下的行为决策. 展开更多
关键词 决策 混合整数规划 模型预测控制 横纵向一体化 决策模型 自动驾驶
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快速轨道交通列车分段制动防滑控制仿真 被引量:2
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作者 谢绝 苏振华 《计算机仿真》 2024年第1期187-191,共5页
轨道交通列车的防滑控制性能过差会影响列车的制动性能和稳定性能,为了提高轨道交通列车的安全性,以分段制动的方式控制轨道交通列车的滑动状态,提出快速轨道交通列车分段制动防滑控制仿真方法。通过分析轮轨间粘着力和滑移变化曲线建... 轨道交通列车的防滑控制性能过差会影响列车的制动性能和稳定性能,为了提高轨道交通列车的安全性,以分段制动的方式控制轨道交通列车的滑动状态,提出快速轨道交通列车分段制动防滑控制仿真方法。通过分析轮轨间粘着力和滑移变化曲线建立轨道交通列车的纵向运行学模型,并以上述模型为基础,将轨道交通列车的整体制动过程分割成多组制动区段,通过将单位制动区段与滑模控制器结合,实现轨道交通列车的分段制动防滑控制。仿真结果表明,无论是在轨道粘着条件始终维持在较低水平的工况条件下,还是在轨道粘着条件发生突变的工况条件下,所提方法控制下的实际行驶速度均与目标行驶速度吻合,验证了上述方法具有较好的控制效果。 展开更多
关键词 轨道交通列车 纵向运动学模型 制动区段 滑模控制器 防滑控制
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健康焦虑的移动网络化解释偏向矫正:一项随机对照试验
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作者 杜夏雨 赖丽足 +4 位作者 史从戎 郭子涵 韩菁 张涛 任志洪 《心理学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期1351-1366,I0005-I0009,共21页
本研究旨在考察移动网络化解释偏向矫正(internet-based Cognitive Bias Modification-Interpretation,iCBM-I)对健康焦虑的干预效果、影响因素及灾难化解释在干预起效中的机制作用。采用随机对照试验,将符合健康焦虑标准的被试(N=228)... 本研究旨在考察移动网络化解释偏向矫正(internet-based Cognitive Bias Modification-Interpretation,iCBM-I)对健康焦虑的干预效果、影响因素及灾难化解释在干预起效中的机制作用。采用随机对照试验,将符合健康焦虑标准的被试(N=228)随机分配到iCBM-I干预组(100%积极反馈,N=76)、注意控制组(50%积极50%消极反馈,N=76)以及等待组(N=76)。干预组和注意控制组进行为期12天的在线任务训练,等待组不做训练。在干预前、干预后及干预后一个月对被试的健康焦虑、灾难化解释、一般焦虑和抑郁进行测量。结果发现:与等待组相比,iCBM-I干预对健康焦虑个体的灾难化解释、一般焦虑和抑郁症状存在显著的即时效果和一个月后的追踪效果;基于潜在增长曲线模型的纵向中介检验显示,相对于注意控制组,iCBM-I干预通过降低个体的灾难化解释进而改善健康焦虑。本研究为健康焦虑的网络化干预提供了新视角,未来研究可以考虑联合“自上而下”和“自下而上”的干预方法,以提高健康焦虑的干预效果。 展开更多
关键词 健康焦虑 解释偏向矫正 随机对照试验 潜在增长曲线模型 纵向中介
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4WID高地隙自走式电动喷雾机定速巡航控制方法
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作者 胡宸玮 陈雨 +3 位作者 曹佳宇 陈宇翔 张硕 陈军 《智能化农业装备学报(中英文)》 2024年第2期19-32,共14页
针对4WID高地隙自走式电动喷雾机在复杂工况下,面对来自外部道路坡度改变及内部药液喷洒带来整备质量下降,从而导致喷雾机行驶速度稳定性差、作业质量恶化等问题,在分析4WID高地隙自走式电动喷雾机结构与纵向动力学特性基础上,设计一种... 针对4WID高地隙自走式电动喷雾机在复杂工况下,面对来自外部道路坡度改变及内部药液喷洒带来整备质量下降,从而导致喷雾机行驶速度稳定性差、作业质量恶化等问题,在分析4WID高地隙自走式电动喷雾机结构与纵向动力学特性基础上,设计一种定速巡航分层控制算法。控制算法模型接收用户设定的期望行驶车速,经过算法计算后对纵向动力学系统模型输入加速度控制信号,实现喷雾机对期望车速的跟踪。搭建的纵向动力学系统结构主要包括5个部分:逆纵向动力学模型、加速与制动切换模型、转矩分配模型、电机模型和纵向动力学模型。通过对斜坡行驶状态下喷雾机的车身状态进行受力分析可获得其逆纵向动力学及纵向动力学模型;同时,为建立合理的四轮转矩分配策略,在喷雾机车身同时具有俯仰及侧倾的条件下进行分析,以各驱动轮的附着率作为分配依据,满足不同工况下各车轮的最佳驱动力矩,确保喷雾机动力的均衡性。模型定速巡航控制采用分层控制方法,通过建立上层PID控制及下层的模糊PID控制实现对喷雾机车速的有效跟踪,通过制定模糊控制规则,自动对下层控制器的PID参数进行整定,保证在各种复杂工况下喷雾机定速巡航系统的良好适应性。应用Matlab/Simulink建立控制模型,对控制系统进行仿真分析。试验结果表明,在典型工况下,设计的定速巡航控制系统能够有效地对喷雾机的速度进行控制。具体而言,在系统输入外部干扰及自重变化条件下,该控制系统的表现良好,超调量在2%以内,响应时间小于0.2 s,稳态误差趋于0,验证了所采用控制算法的准确性。 展开更多
关键词 自走式电动喷雾机 定速巡航系统 四轮独立驱动 纵向动力学模型 模糊PID控制
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车辆变速轨迹跟踪横纵耦合控制方法
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作者 张丽霞 葛吴浥 +2 位作者 潘福全 李宝刚 赵坤 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第10期4174-4181,共8页
针对变化速度下车辆轨迹跟踪精度以及实时性差的问题,提出了一种基于模型预测控制的横纵耦合控制方法。在三自由度车辆动力学模型中,将车轮驱动力与前轮转角作为控制量,以单控制器形式实现车辆横纵向运动的综合控制,并且在考虑耦合特性... 针对变化速度下车辆轨迹跟踪精度以及实时性差的问题,提出了一种基于模型预测控制的横纵耦合控制方法。在三自由度车辆动力学模型中,将车轮驱动力与前轮转角作为控制量,以单控制器形式实现车辆横纵向运动的综合控制,并且在考虑耦合特性的基础上,设计目标函数与可变权重系数,求解最优横纵向控制量。并且基于五次多项式理论,设计一种变速双移线轨迹以验证控制器综合轨迹跟踪能力。实验结果表明,该控制器能有效跟踪变化车速并且保持高轨迹跟踪精度与良好的实时性。 展开更多
关键词 自动控制技术 轨迹跟踪 模型预测控制 横纵向耦合
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Train energy simulation with locomotive adhesion model 被引量:1
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作者 Qing Wu Maksym Spiryagin Colin Cole 《Railway Engineering Science》 2020年第1期75-84,共10页
Railway train energy simulation is an important and popular research topic.Locomotive traction force simulations are a fundamental part of such research.Conventional energy calculation models are not able to consider ... Railway train energy simulation is an important and popular research topic.Locomotive traction force simulations are a fundamental part of such research.Conventional energy calculation models are not able to consider locomotive wheel-rail adhesions,traction adhesion control,and locomotive dynamics.This paper has developed two models to fill this research gap.The first model uses a 2D locomotive model with 27 degrees of freedom and a simplified wheel-rail contact model.The second model uses a 3D locomotive model with 54 degrees of freedom and a fully detailed wheel-rail contact model.Both models were integrated into a longitudinal train dynamics model with the consideration of locomotive adhesion control.Energy consumption simulations using a conventional model(1D model)and the two new models(2D and 3D models)were conducted and compared.The results show that,due to the consideration of wheel-rail adhesion model and traction control in the 3D model,it reports less energy consumption than the 1D model.The maximum difference in energy consumption rate between the 3D model and the 1D model was 12.5%.Due to the consideration of multiple wheel-rail contact points in the 3D model,it reports higher energy consumption than the 2D model.An 8.6%maximum difference in energy consumption rate between the 3D model and the 1D model was reported during curve negotiation. 展开更多
关键词 Energy consumption ADHESION model TRACTION control longitudinal TRAIN dynamics Parallel CO-SIMULATION
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Enhancing Safety in Autonomous Vehicle Navigation:An Optimized Path Planning Approach Leveraging Model Predictive Control
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作者 Shih-Lin Lin Bo-Chen Lin 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2024年第9期3555-3572,共18页
This paper explores the application of Model Predictive Control(MPC)to enhance safety and efficiency in autonomous vehicle(AV)navigation through optimized path planning.The evolution of AV technology has progressed ra... This paper explores the application of Model Predictive Control(MPC)to enhance safety and efficiency in autonomous vehicle(AV)navigation through optimized path planning.The evolution of AV technology has progressed rapidly,moving from basic driver-assistance systems(Level 1)to fully autonomous capabilities(Level 5).Central to this advancement are two key functionalities:Lane-Change Maneuvers(LCM)and Adaptive Cruise Control(ACC).In this study,a detailed simulation environment is created to replicate the road network between Nantun andWuri on National Freeway No.1 in Taiwan.The MPC controller is deployed to optimize vehicle trajectories,ensuring safe and efficient navigation.Simulated onboard sensors,including vehicle cameras and millimeterwave radar,are used to detect and respond to dynamic changes in the surrounding environment,enabling real-time decision-making for LCM and ACC.The simulation resultshighlight the superiority of the MPC-based approach in maintaining safe distances,executing controlled lane changes,and optimizing fuel efficiency.Specifically,the MPC controller effectively manages collision avoidance,reduces travel time,and contributes to smoother traffic flow compared to traditional path planning methods.These findings underscore the potential of MPC to enhance the reliability and safety of autonomous driving in complex traffic scenarios.Future research will focus on validating these results through real-world testing,addressing computational challenges for real-time implementation,and exploring the adaptability of MPC under various environmental conditions.This study provides a significant step towards achieving safer and more efficient autonomous vehicle navigation,paving the way for broader adoption of MPC in AV systems. 展开更多
关键词 Autonomous driving model predictive control(MPC) lane change maneuver(lcm) adaptive cruise control(ACC)
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基于全局快速积分终端滑模的智能车队有限时间纵向控制 被引量:1
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作者 殷春芳 谢永权 +2 位作者 施德华 汪少华 李春 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期50-61,共12页
针对智能车辆队列纵向协同控制问题,提出一种基于终端滑模和非光滑趋近律的有限时间控制算法以提高车队系统车间距的收敛性能和强队列稳定性。首先,为加快车辆队列车间距误差的收敛速度,实现目标车速的快速跟踪,构建包含车间距误差积分... 针对智能车辆队列纵向协同控制问题,提出一种基于终端滑模和非光滑趋近律的有限时间控制算法以提高车队系统车间距的收敛性能和强队列稳定性。首先,为加快车辆队列车间距误差的收敛速度,实现目标车速的快速跟踪,构建包含车间距误差积分项的全局快速积分终端滑模面(GFITSMS)。其次,针对由外部干扰作用造成的车间距稳态收敛误差,提出连续但不可导的非光滑趋近律(NSRL),并基于提出的GFITSMS和NSRL构建全局快速积分终端滑模控制器(GFITSMC),通过构造Lyapunov函数,分析车队系统的队列有限时间稳定性和车间距误差的快速收敛性。研究结果表明,在首车-跟随(LF)通信拓扑结构下,相较于普通滑模控制器(SMC)和双幂次滑模控制器(DPSMC),所提有限时间控制器使车间距误差收敛时间分别减少了56.3%和50%,误差峰值分别降低了72%和58%。在前车-跟随(PF)通信拓扑结构下,车间距误差收敛时间分别减少了51.4%和48.6%。这表明所提有限时间控制算法在两种不同通信拓扑结构下均能有效地提高车间距误差的快速收敛性能和鲁棒性能,并显著改善由控制器产生抖振导致的车辆频繁加减速现象。 展开更多
关键词 智能车辆队列 纵向协同驾驶 有限时间控制 终端滑模 非光滑趋近律
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考虑人车路因素纵向避撞人机协同控制策略
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作者 汪选要 程王峰 马成程 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期46-54,共9页
为了提高驾驶人对纵向避撞系统的接受度,改善驾乘舒适性,提出了一种人机协同纵向避撞控制策略。提出了一种综合考虑驾驶人、车辆及路面附着条件等因素的最小跟随距离计算方法;建立了改进SeungwukMoon安全距离模型,依据该模型和碰撞时间... 为了提高驾驶人对纵向避撞系统的接受度,改善驾乘舒适性,提出了一种人机协同纵向避撞控制策略。提出了一种综合考虑驾驶人、车辆及路面附着条件等因素的最小跟随距离计算方法;建立了改进SeungwukMoon安全距离模型,依据该模型和碰撞时间参数来确定动态安全边界。通过可拓理论实时分配驾驶人控制权重,并对期望减速度加权求和,获取了理想制动压力。对Car Sim/Simulink/AMESim联合仿真结果,进行了验证。结果表明:所提出的控制策略驾驶人权重因数均大于0.5,实现了控制权的逐渐让渡;30、72 km/h车速的制动强度均低于0.4 g,车距低于8 m;因此,该策略能有效避撞,提升驾乘舒适性和跟车效率。 展开更多
关键词 汽车安全 纵向避撞系统 人机协同 安全距离模型 碰撞时间 控制权
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混动履带式无人平台轨迹跟踪控制研究 被引量:1
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作者 张彬 邹渊 +3 位作者 张旭东 孙逢春 吴喆 孟逸豪 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期579-587,共9页
为了提高履带式无人平台的轨迹跟踪性能,提出了一种考虑纵向速度规划的分层轨迹跟踪算法并进行了联合仿真验证和实车验证。在建立了包含履带的滑移滑转率和质心侧偏角的车辆运动微分方程的基础上,完成分层轨迹跟踪算法框架的构建。上层... 为了提高履带式无人平台的轨迹跟踪性能,提出了一种考虑纵向速度规划的分层轨迹跟踪算法并进行了联合仿真验证和实车验证。在建立了包含履带的滑移滑转率和质心侧偏角的车辆运动微分方程的基础上,完成分层轨迹跟踪算法框架的构建。上层基于伪谱法的速度规划算法根据路面信息进行纵向速度规划,并将规划的速度作为目标车速下发给下层基于线性时变模型预测控制(LTV-MPC)的轨迹跟踪算法。基于LTV-MPC的算法通过建立预测模型和约束条件,二次规划求解出两侧电机的目标转速。通过Matlab/Simulink和RecurDyn的联合仿真以及实车验证了所提出的算法在不同地面条件下具有良好的轨迹效果。 展开更多
关键词 履带式无人平台 分层轨迹跟踪算法 纵向速度规划 滑移滑转率 线性时变模型预测控制
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Longitudinal and lateral control methods from single vehicle to autonomous platoon 被引量:1
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作者 Lei Song Jun Li +3 位作者 Zichun Wei Kai Yang Ehsan Hashemi Hong Wang 《Green Energy and Intelligent Transportation》 2023年第2期1-16,共16页
To successfully implement the platoon control of connected and automated vehicles,it is necessary to address motion control issues to achieve longitudinal and lateral collaborative control.However,due to traffic capac... To successfully implement the platoon control of connected and automated vehicles,it is necessary to address motion control issues to achieve longitudinal and lateral collaborative control.However,due to traffic capacity limitations and the complex traffic environment in which autonomous and human-driven vehicles coexist,autonomous platoon faces significant risks and challenges.This paper investigates longitudinal and lateral control issues from the perspective of a single vehicle up to a platoon,simulating the performance and suitability of various controllers.First,a longitudinal controller based on fuzzy logic and PID control is employed for speed tracking control of a single vehicle,followed by the adoption of an MPC controller based on the vehicle kinematics model to realize the lateral motion of a single vehicle.Second,the communication methods of the autonomous platoon are discussed,and the longitudinal controller that considers the platoon's various communication topologies is developed.Thirdly,a framework for robust integrated motion control is established,which combines the robust H-infinity longitudinal controller and the APF-based MPC lateral controller.Simulation results validate the effectiveness of the aforementioned controllers and reveal their limitations. 展开更多
关键词 longitudinal and lateral control model predictive control Autonomous platooning H-INFINITY Motion control framework
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基于横纵向MPC的智能车换道控制算法 被引量:2
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作者 孙志伟 李聪 《计算机仿真》 北大核心 2023年第4期461-468,共8页
为了保证智能车辆在不同车速以及极限工况下跟踪控制的精确性和稳定性,提出了一种结合横纵向控制的模型预测控制(MPC)的轨迹跟踪控制算法。首先建立基于车辆动力学模型的横向误差动力学模型以及车辆纵向控制模型,设计基于横纵向控制的MP... 为了保证智能车辆在不同车速以及极限工况下跟踪控制的精确性和稳定性,提出了一种结合横纵向控制的模型预测控制(MPC)的轨迹跟踪控制算法。首先建立基于车辆动力学模型的横向误差动力学模型以及车辆纵向控制模型,设计基于横纵向控制的MPC控制器,通过MATLAB/Simulink和CarSim进行仿真验证。仿真结果表明,控制器具有较好的跟踪精度和鲁棒性。将所设计的控制器与未添加纵向控制的MPC控制器进行对比分析,仿真结果表明,添加纵向控制后MPC控制器跟踪精度更优。 展开更多
关键词 智能车辆 横向控制 纵向控制 轨迹跟踪 模型预测控制
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基于模型预测控制的电动车辆队列控制研究
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作者 孟金 李聪 +2 位作者 景晖 童玉伟 冯焕秦 《动力学与控制学报》 2023年第11期44-53,共10页
针对车辆队列建模时参数不确定导致控制存在误差的问题,以及队列中跟随车辆稳定性问题,分析车辆纵向动力学,设计一个鲁棒MPC控制器和滑移率控制器来提高队列车辆的控制精度和稳定性.首先对纵向MPC控制器进行改进,提高车辆队列控制精度;... 针对车辆队列建模时参数不确定导致控制存在误差的问题,以及队列中跟随车辆稳定性问题,分析车辆纵向动力学,设计一个鲁棒MPC控制器和滑移率控制器来提高队列车辆的控制精度和稳定性.首先对纵向MPC控制器进行改进,提高车辆队列控制精度;同时为防止跟随车辆的轮胎打滑,设计一个MPC滑移率控制器对跟随车辆的轮胎滑移率进行控制约束,保证了跟随车辆的纵向稳定性.最后,进行仿真实验验证其有效性.仿真实验结果表明,与传统的LQR、MPC控制器相比,改进的鲁棒MPC纵向控制器控制精度更高,同时MPC滑移率控制器可防止跟随车辆的轮胎打滑,保证了跟随车辆的纵向稳定性. 展开更多
关键词 电动车辆 纵向动力学 队列控制 模型预测控制
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基于人类驾驶员在跟车高风险情景中的经验轨迹数据优化智能网联车辆纵向控制模型参数 被引量:1
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作者 邢璐 伍丹 +1 位作者 唐幼仪 李烨 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期2790-2802,共13页
智能网联车辆(CAV)具有提高驾驶安全性的巨大潜力,CAV的基本性能评估准则之一是其能否在真实的交通情景中比人类驾驶员更安全地行驶。本研究提出了一种基于人类驾驶员在跟车高风险情景中的经验轨迹数据来优化CAV纵向控制模型参数的方法... 智能网联车辆(CAV)具有提高驾驶安全性的巨大潜力,CAV的基本性能评估准则之一是其能否在真实的交通情景中比人类驾驶员更安全地行驶。本研究提出了一种基于人类驾驶员在跟车高风险情景中的经验轨迹数据来优化CAV纵向控制模型参数的方法。首先,从经验轨迹数据中提取初始跟车车组(I-CFP)。然后,基于模型默认参数值,采用自适应巡航控制模型(ACC)和协同自适应巡航控制模型(CACC)进行仿真,生成模拟跟车车组(S-CFP)的原始轨迹。最后,应用遗传算法来优化ACC和CACC模型的控制参数,并生成优化后的跟车车组(O-CFP)轨迹。结果表明,S-CFP的安全性优于I-CFP,而O-CFP具有最佳的安全性能。ACC/CACC模型中的优化参数多样且与默认参数不同,表明最佳模型参数会随跟车情景不同而变化,进而为减少追尾碰撞风险提供了有价值的视角。 展开更多
关键词 交通安全 智能网联车辆 自适应巡航控制 协同自适应巡航控制 纵向控制模型参数
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基于MPC和PID的无人驾驶车辆路径跟踪控制 被引量:2
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作者 周义棚 杨威 《农业装备与车辆工程》 2023年第9期78-81,116,共5页
为提高无人驾驶车辆在变曲率条件下的路径跟踪精度和稳定性,提出一种基于道路曲率车辆模型的MPC横向控制器和双PID纵向速度控制器。MPC横向控制器得到最优前轮转向角输入到无人驾驶车辆,双PID纵向速度控制器根据纵向速度、纵向位置误差... 为提高无人驾驶车辆在变曲率条件下的路径跟踪精度和稳定性,提出一种基于道路曲率车辆模型的MPC横向控制器和双PID纵向速度控制器。MPC横向控制器得到最优前轮转向角输入到无人驾驶车辆,双PID纵向速度控制器根据纵向速度、纵向位置误差环控制车辆稳定快速地达到期望速度。在Simulink-CarSim联合仿真平台对提出的方法进行仿真验证,结果表明,在极限速度工况下,MPC+双PID控制方法在横向控制性能上比传统LQR方法提高53%。 展开更多
关键词 模型预测控制 PID控制 路径跟踪 横向控制 纵向控制 协同控制
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