城市轨道交通兼容性车载系统阶梯形目标速度的平滑跟踪控制研究

[目的]针对城市轨道交通兼容性车载系统中目标速度消息周期大于车载控制周期以及消息间隔不固定的特殊现象,提出了一种双周期速度跟踪算法来实现阶梯形目标速度的平滑跟踪目的。[方法]根据目标速度序列特点,引入了巡航状态和估计状态等2个控车状态,对列车站前减速过程进行识别。分别对消息周期和车载控制周期时刻的目标速度进行相应处理:当收到目标速度的消息周期时,基于卡尔曼滤波算法计算参考速度、参考加速度的估计值;当未收到目标速度的车载控制周期时,基于上述估计结果推算出车载控制使用的参考速度。考虑到目标速度消息滞后以及列车响应延时的特性,设计了拟平行参考速度跟踪控制策略。以上海轨道交通2号线为例,对参考加速度估计效果和不同运营等级场景下的控车效果进行了分析。[结果及结论]案例表明,上述算法可以克服目标速度消息周期长且间隔不固定所带来的控车工况频繁切换问题,避免了兼容性车载系统阶梯形目标速度曲线跟踪过程中控制命令饱和以及速度曲线凹坑现象,实现了列车在站前减速过程中的平稳控制,提高了乘客舒适度,减少了列车制动损耗,节约了牵引能耗。

基于微控制器的超声波定位设计

项目设计通过单片机来实现精准控制移动载体。载体设计以四轮小车为模板,选用Arduino作为控制处理器,外围电路连接超声波收发器、直流电机,利用声速、传递时间以及超声波接收器之间的距离,根据三边定位算法将目标位置反馈给单片机,用于控制各电机的转速,实现小车转弯、直行、调速,达到寻找目标并跟随的目的。

轨道式遥控靶车车速控制系统的设计与实现

采用通过CAN总线控制发动机目标转速,通过液压泵驱动液压马达控制传动系统传动比的方案,设计出了一种轨道式遥控靶车车速控制系统,解决了以往靶车系统中发动机和传动比控制相对复杂的工程问题。针对加速和制动距离短、稳速精度高的性能需求,提出了一种基于目标车速控制发动机转速以及泵和马达排量的闭环车速控制方法。试验结果表明,设计的车速控制系统稳定可靠、智能便捷;目标车速控制方法实现了系统加速、制动和稳速性能,并达到预期的性能需求。

插电式混合动力汽车纯电动行进间启动发动机的平顺性控制

针对单电机插电式混合动力汽车在纯电动行进间电动机启动发动机时由于系统输出转矩变化进而引起整车冲击的问题,分析得到发动机点火时刻的不同及离合器接合状态的不同是造成转矩波动的原因。在此基础上,提出了基于离合器主、从动盘转速差和电机角加速度为输入量的离合器压力模糊控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略,并对比了发动机目标转速点火和怠速转速点火的控制效果。最后通过台架试验以及实车道路试验对提出的控制策略进行了验证。结果表明,基于目标转速点火的协调控制策略能减小整车的冲击度。

基于目标速度的汽车ACC系统油门控制策略研究

ACC系统能够根据雷达等传感器检测到的前方车辆行驶信息,并自动控制本车的油门开度和制动强度,实现自适应巡航行驶,通过对车辆行驶纵向阻力特性的分析,针对目前广泛使用的基于目标加速度的油门开度控制策略受车辆装载质量影响较大的情况,利用功率平衡原理,提出了1种基于目标车速的油门开度控制策略,并利用PreScan软件对基于目标车速的油门开度控制策略进行了仿真实验,仿真结果表明了该控制策略有效的避免了整车装载质量变化对控制目标的影响。

基于目标起动转速变化规律的起动过程瞬态喷油量控制策略研究

提出了一种基于目标起动转速变化规律的起动过程瞬态喷油量的控制策略以改善柴油机起动性能,详细介绍了这种控制策略的起动过程瞬态喷油量的确定方法,并在2.8T型4缸直喷高压共轨柴油机上与恒定油量控制方法和标定转矩MAP控制方法进行了台架对比试验。结果表明:标定转矩MAP控制方式虽然NO_x排放量最低,但燃烧效率普遍较低,HC与CO排放水平较高;而基于目标转速变化规律的控制策略可根据起动过程中目标转速的变化所对应的需求转矩精确地控制起动过程各循环的瞬态喷油量,实现对起动过程喷油量的循环控制,使各循环燃烧效率均保持在高水平,有效地降低了CO_2排放,且在保持HC和CO排放水平较低的前提下明显降低了NO_x排放量,同时很好地改善了起动到怠速的过渡过程转速的波动现象。

计及模式切换过程中CVT速比跃变的PHEV综合性能优化

针对搭载CVT的单电机插电式混合动力汽车,提出一种整车综合性能的优化控制策略.通过系统效率优化得到各工作模式下的CVT目标速比,使整车能耗经济性得到提高;针对不同工作模式切换时由目标速比跃变导致车辆平顺性变差的问题,通过限制CVT速比变化率来改善车辆行驶平顺性;但这会影响车速对期望车速的跟随.为此,采用PID控制器对电机转矩进行补偿,构建由能耗经济性、行驶平顺性及车速跟随性组成的加权函数,基于遗传算法,在NEDC工况下对PID控制器的控制参数进行优化,并通过对比分析仿真结果对车辆进行多目标综合评价.仿真结果表明,提出的方法能够有效提升包括能耗经济性、行驶平顺性和车速跟随性的车辆综合性能.

前向拦截自适应滑模制导律

为拦截高速飞行目标,基于前向拦截的思想,给出了一种自适应滑模制导律.通过弹道的不断调整,置拦截导弹于具有较快飞行速度的目标前方预测弹道上,使得二者的飞行方向满足一种特定的几何关系.该制导律的推导考虑到了拦截导弹与目标的自动驾驶仪动态及其模型误差,且由于采用了自适应滑模的设计方法,不需要知道目标的加速度界和模型误差界.采用运动学模型和实际的拦截导弹模型进行了仿真,结果表明该制导律可以实现高速机动目标的前向拦截,具有一定的可行性.

轻型柴油机起动过程瞬态喷油量控制策略研究

为一高压共轨轻型柴油机提出了基于目标转速变化规律的起动过程瞬态喷油量的控制策略和确定方法,并与定油量和油量MAP控制方式进行了对比。结果表明:油量MAP控制方式在起动过程中虽NOx排放低,过渡转速波动小,但平均燃烧效率较低,HC和CO排放高;而定油量控制方式平均燃烧效率较高,HC和CO排放低,但NOx和CO2排放高,且过渡转速波动大。新的控制策略可根据起动过程瞬态转速变化特性精确控制喷油量,使各瞬态燃烧效率高,有效降低CO2,HC,CO和NOx排放,且起动到怠速可实现圆滑过渡。

基于缓存频率信号的红外目标模拟器速度控制

红外目标模拟器的速度控制精度直接影响到光电测试设备的性能。本文根据红外目标模拟器的速度控制需求,提出一种基于缓存频率信号发生的速度控制方法,实现旋转电机的速度控制。论文首先介绍了红外目标模拟器的组成、测控系统模块以及电机控制存在的问题。在此基础上,论文阐述了基于缓存频率信号发生的旋转电机速度控制方法。最后,通过试验对所提方法的有效性进行了验证。

针对高速机动目标的三维非线性微分对策制导律

为有效拦截高超声速飞行器,提出了一种基于预测控制的三维微分对策制导律。该制导律将高速机动目标拦截末制导过程抽象为以视线角速率和燃料消耗为性能指标的零和微分对策问题,以非线性模型预测控制为框架,采用梯度下降法实时求解决策约束型有限时域微分对策,得到最优决策。该制导律能够在满足动态系统高维非线性、机动能力和燃料消耗等要求下,实现对目标的精确拦截;在与比例导引律燃料消耗相当的情况下,具有末端弹道平直、制导精度高等优点。

车载对靶喷雾机自动控制及低速巡航系统的研究

研究了基于树木特征图像的对靶喷雾技术在车载式高射程喷雾机上的应用;设计了低速巡航系统及喷雾控制系统,实现图像处理、喷雾控制动作与作业现场行走速度的精确配合。结果表明:低速巡航系统能较好地完成低速定速行驶控制,喷雾控制能正确解析上位机的控制命令,实现低速巡航车载对靶喷雾机的自动控制。

基于正交函数系最小二乘拟合的姿态平滑方法

针对高速测控目标姿态数据平滑过程中的微小抖动及处理滞后现象,提出了基于正交函数系最小二乘拟合的姿态数据实时平滑方法,该方法具有平滑效果好、实时性强,基本消除了姿态数据的"抖动"现象,对飞行特性不太平稳的目标适应性较强,在无人机试验中得到了良好的应用。

全凭静脉麻醉不同给药方式对血流动力学和麻醉深度的影响

目的比较全凭静脉麻醉中通过靶控输注(TCI)和恒速输注(CI)两种给药方式对患者血流动力学和麻醉深度的影响。方法选择76例择期行乳腺癌改良根治术患者,采用丙泊酚复合瑞芬太尼全凭静脉麻醉,随机分为观察组和对照组。观察组为靶控输注,对照组为恒速输注。观察术中各时间点的血流动力学变化,麻醉后恢复情况,并统计麻药用量。结果两组患者麻醉诱导后平均动脉压均明显下降,对照组伴有心率减慢;停药时两组平均动脉压和心率均升高;对照组拔管后平均动脉压和心率明显高于诱导前(P<0.05)。观察组的睁眼时间、拔管时间及单位体重的麻药用量,明显少于对照组(P<0.05)。结论全凭静脉麻醉中应用靶控输注的给药方式,能够有效地抑制应激反应,维持血流动力学平稳,苏醒迅速,并且能够减少麻药用量,值得推广。

列车节能运行目标速度控制优化研究

探讨了城市轨道交通列车节能运行控制问题,提出了一种分段目标速度控制策略,将目标速度的大小、调速范围和里程范围作为控制参量,建立了定时约束下的列车节能运行优化模型.设计了一种双重惩罚机制的实数编码遗传算法求解模型,对列车晚点和非节能方案进行惩罚以提高算法收敛速度.仿真分析表明,该方法得到的目标速度控制方案较好地适应了线路条件,有效地避免了列车在下坡道的制动调速,与启发式算法得到的运行结果相比,案例中不同富裕时分程度下的优化方案平均节能率22.2%.

液压绞车自动控制系统设计

目前液压绞车大多采用开环手动控制和单纯PID闭环控制方式,运行的平稳性完全取决于操作人员的经验,造成液压绞车自动化程度低、操作人员工作强度大等问题。针对上述问题,设计了一种液压绞车自动控制系统。该系统通过单片机和PID控制器的协同控制对液压绞车速度进行调节:单片机收到目标转速指令后,自动判断绞车的运行状态,控制各液压阀的开启;单片机通过分割目标转速,协同PID控制器自动将卷筒转速调整至目标转速,从而提高了液压绞车运行的自动化水平。仿真结果验证了该系统的可靠性。

基于PLC的农药喷洒靶标输送装置控制系统设计

介绍了一种农药喷洒靶标输送装置,为了提高系统的稳定性,在该装置的自动控制系统中采用了PLC与变频控制技术相结合的控制方式。通过大量的实验发现,该装置具有较高的控制精度,能够满足农药的自动化喷雾要求。

煤矿井下人车联动控制系统

为保障煤矿井下无人运输车辆行驶过程中巷道内人员的安全,提出了一种煤矿井下人车联动控制系统。使用深度可分离卷积网络代替YOLOv3目标检测模型的DarkNet-53特征提取网络,提高目标检测的实时性,并根据上采样与特征金字塔网络的思想,扩大特征图尺度,保证目标检测的精度;使用改进的YOLOv3目标检测模型在车辆行驶时对井下人员进行检测,依据人员与车辆之间的距离,利用遗传算法优化的PID控制实现车辆速度快速、精确调节。实验结果表明,该系统可快速检测人员目标,并根据人员与车辆之间的距离快速控制车辆速度,具有较高的可靠性。

基于最优预见控制的高速列车速度控制器研究

针对高速列车自动驾驶(ATO)速度控制器的设计及性能问题,以列车运行过程中的安全性、舒适性、控制输入为约束条件,提出用最优预见算法设计控制器。该算法以列车动力学为基础,确定列车模型传递函数,进行极点配置之后使控制系统稳定;以列车模型为该算法的控制对象,将列车运行过程中的线路附加阻力和基本阻力作为干扰,实现列车ATO模式下目标速度的自动跟踪控制。选取京津城际北京南站至武清站间线路数据进行仿真验证,仿真结果表明该算法在降低列车运行能耗、提高旅客舒适性与列车运行准点率方面的有效性。

基于IECP的CTCS-3列控车载TSM曲线完备性测试用例集生成方法研究

作为CTCS-3级列控系统的核心安全功能,速度-距离模式曲线具有参数输入域规模大、故障模式复杂等特点,如何完备地测试列控车载设备速度-距离监控曲线功能异常困难。提出了一种基于输入等价类划分测试理论的CTCS-3级列控车载目标速度监控曲线完备性测试用例生成方法。首先,结合CTCS-3级列控系统需求规范,建立了满足司机制动优先和设备制动优先两种不同制动优先级情况下的TSM有限状态机模型,并利用反应式状态迁移系统的形式化语义,描述了不同输入情况下模型的内部状态迁移过程。其次,利用I/O等价原理和等价类划分理论,得到了两种不同制动优先情况下的输入等价类划分。在此基础上,通过引入了被测系统的故障模型和故障域范围,采用W-method测试用例集生成方法,在满足模型故障域的条件下,最终得到两种不同制动优先的目标速度监控曲线模型完备测试集。设备制动优先情况生成的测试用例数量高于司机制动优先约33.3%,且所需测试时间和内存消耗更多。