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露天矿无人驾驶自卸车横-纵向协同控制研究
1
作者 潘国宇 鲍久圣 +6 位作者 胡德平 邹学耀 阴妍 王茂森 朱晨钟 张磊 杨瑞 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第10期68-79,共12页
露天矿无人驾驶自卸车面临道路等级低且坡道弯道多、车辆载质量大且变化范围宽等恶劣运输工况,现有车辆运动控制策略多面向普通道路环境,无法直接将现有车辆控制策略应用于矿山自卸车。针对上述问题,提出了一种基于预瞄误差与分层反馈... 露天矿无人驾驶自卸车面临道路等级低且坡道弯道多、车辆载质量大且变化范围宽等恶劣运输工况,现有车辆运动控制策略多面向普通道路环境,无法直接将现有车辆控制策略应用于矿山自卸车。针对上述问题,提出了一种基于预瞄误差与分层反馈的露天矿无人驾驶自卸车横-纵向协同控制系统。横向控制以线性二次型调节器(LQR)为基础,运用前馈控制器降低稳态误差,采用模糊控制器实现自适应调整预瞄距离,以提高路径跟踪控制精度;纵向控制建立分层反馈式纵向速度控制器,分别采用模型预测控制和模糊PID反馈控制,并建立车辆驱动及制动逆向模型,降低自卸车载质量与道路坡度改变对纵向速度追踪的影响。仿真结果表明:(1)车辆实际速度和期望速度误差在2%以内,说明自卸车在空载下坡与满载上坡2种工况下的速度跟踪效果能够满足要求。(2)由于横-纵向协同控制能够针对路径曲率的不同实时调节车辆速度,在2种工况下,自卸车横-纵向协同控制器相比于单一横向控制都获得了更高的路径跟踪精度,同时也提高了自卸车的操纵稳定性。实验结果表明:(1)空载下坡时的横向误差峰值为0.0199 m,方向误差峰值为0.1840 rad,误差增大均发生在弯道处,但误差波动范围较小,能够保证试验车对期望路径的跟踪。(2)负载上坡时的横向误差峰值为0.0168 m,方向误差峰值为0.0714 rad,误差变化趋势与空载下坡试验相反,但误差仍在合理范围内,试验车的跟踪效果良好。(3)2个误差峰值均小于空载下坡试验,验证了不同速度对横向控制精度的影响规律。 展开更多
关键词 露天矿自卸车 无人驾驶 横向运动控制 纵向速度控制 横-纵向协同控制
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IPSO-MPC算法在智能车纵向速度控制中的应用 被引量：4
2
作者 周晶晶 徐友春 +2 位作者 张自立 李明喜 苏致远 《军事交通学院学报》 2017年第4期38-42,共5页
基于模型预测控制(MPC)理论的智能车纵向速度控制问题可以转换为二次规划问题(QP)。针对该QP问题,利用一种改进的粒子群算法(IPSO)减少MPC计算成本。通过引入收缩因子保证粒子群算法收敛,引入惯性因子避免粒子在全局最优解附近振荡,引入... 基于模型预测控制(MPC)理论的智能车纵向速度控制问题可以转换为二次规划问题(QP)。针对该QP问题,利用一种改进的粒子群算法(IPSO)减少MPC计算成本。通过引入收缩因子保证粒子群算法收敛,引入惯性因子避免粒子在全局最优解附近振荡,引入"备胎机制"来处理QP约束。数值试验验证了改进的IPSO算法可减少迭代次数、降低计算成本。将IPSO算法与MPC算法结合形成IPSO-MPC算法,智能车纵向速度控制仿真结果证明IPSO-MPC算法有效。 展开更多
关键词 纵向速度控制 智能车 粒子群算法 模型预测控制
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智轨电车纵向速度自适应巡航控制策略研究 被引量：4
3
作者 张乾 张沙 +1 位作者 王斌 袁希文 《控制与信息技术》 2021年第6期23-29,共7页
智轨电车在城市复杂交通路况中若实现纵向自动驾驶,会存在因车辆不定时地起-停而引起的驾驶员接管车辆次数增加、接管不及时等问题,可能会导致道路拥堵甚至引发交通事故。为此,文章提出一种智轨电车纵向速度控制策略,其采用分层控制方... 智轨电车在城市复杂交通路况中若实现纵向自动驾驶,会存在因车辆不定时地起-停而引起的驾驶员接管车辆次数增加、接管不及时等问题,可能会导致道路拥堵甚至引发交通事故。为此,文章提出一种智轨电车纵向速度控制策略,其采用分层控制方法进行纵向速度自适应控制;建立了智轨车辆动力学模型;并通过dSPACE硬件在环仿真平台验证了所设计控制器的控制性能。分析仿真结果表明,采用该控制策略能实现智轨电车在复杂交通环境下的纵向控制起-停功能,且算法鲁棒性较好。 展开更多
关键词 自适应巡航控制 纵向速度控制 起-停功能 硬件在环 智轨电车
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多源干扰下的智能车模型预测纵向运动抗干扰控制
4
作者 张忠 吴晓建 +2 位作者 江会华 张超 万宇康 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1816-1828,1919,共14页
智能车纵向运动控制面临模型失配和外部环境变化等多源干扰,影响速度跟踪的精确性,本文针对性提出一种结合扰动观测和模型预测控制(model predict control,MPC)算法的纵向运动抗干扰控制方法。首先,根据车辆纵向动力学模型分析车辆纵向... 智能车纵向运动控制面临模型失配和外部环境变化等多源干扰,影响速度跟踪的精确性,本文针对性提出一种结合扰动观测和模型预测控制(model predict control,MPC)算法的纵向运动抗干扰控制方法。首先,根据车辆纵向动力学模型分析车辆纵向加速度与各项作用力之间的关系,然后将其简化为含多源干扰的质点运动型并设计模型预测控制器作为上层控制器。其次,针对内部未建模动态干扰及外部随机干扰,设计线性扩张状态观测器(linear extended state observe,LESO)进行实时估计,并通过前馈环节实施补偿,且分析了MPC闭环稳定性和LESO收敛性,最终形成扰动补偿和状态反馈的模型预测最优调节控制律。进一步地,为确保控制策略的高效执行,提出1阶自抗扰控制器作为下层控制器,将期望加速度转换为发动机转矩,从而实现对车速的闭环控制。最后,将算法部署在车载微控制单元(microcontroller unit,MCU)上,在多个速度和道路工况下进行实车测试。实验结果表明,所提出的策略可以快速且精确跟踪目标车速,具备良好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 智能汽车 纵向速度跟踪 抗干扰控制 模型预测控制 扩张状态观测器
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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
5
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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无人驾驶汽车纵向速度的磁敏传感器控制方法
6
作者 王篮仪 张薇 罗通 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第11期61-65,70,共6页
在无人驾驶汽车行驶过程中,工况的切换导致纵向速度控制难度较大,为提高行驶的稳定性和安全性,提出了基于磁敏传感器的无人驾驶汽车纵向速度控制方法。对无人驾驶汽车纵向运动的参数计算,为磁敏传感器建立基础环境。利用永磁体为磁敏器... 在无人驾驶汽车行驶过程中,工况的切换导致纵向速度控制难度较大,为提高行驶的稳定性和安全性,提出了基于磁敏传感器的无人驾驶汽车纵向速度控制方法。对无人驾驶汽车纵向运动的参数计算,为磁敏传感器建立基础环境。利用永磁体为磁敏器件提供偏置磁场,计算点磁源磁场强,获得磁敏传感器空间坐标。在空间坐标内,将汽车转速跟踪控制问题转化为连续系统的传感器状态描述,算出加速度和变化速率约束范围,得到最优控制输入增量;为避免制动与驾驶方式频繁转换,将节气门开度和期望制动器主液压控制量作为执行器控制输入,完成汽车纵向速度控制。实验表明,所提方法能够很好地跟踪期望的纵向速度,可以根据探测信息实时地调节控制参数,纵向车速控制效果更加稳定,保证行驶安全。 展开更多
关键词 无人驾驶汽车 纵向速度控制 磁敏传感器 车辆动力学 磁敏传感器
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基于扰动观测的智能驾驶主动抗扰纵向车速控制算法 被引量：2
7
作者 黄家宁 陈韬 +3 位作者 谢辉 张国辉 阮迪望 闫龙 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2020年第1期86-93,共8页
为了减少智能驾驶车辆的纵向车速控制的时滞,提高主动抗扰性,提出一种基于扰动观测的纵向车速控制算法,并进行了实车验证。模型中,采用前馈控制模块,并提前输出控制量,来提高车速跟随的响应性;以主动抗扰控制(ADRC)模块作为反馈环节,采... 为了减少智能驾驶车辆的纵向车速控制的时滞,提高主动抗扰性,提出一种基于扰动观测的纵向车速控制算法,并进行了实车验证。模型中,采用前馈控制模块,并提前输出控制量,来提高车速跟随的响应性;以主动抗扰控制(ADRC)模块作为反馈环节,采用扩张状态观测器(ESO)在线估计内外部扰动,并在控制端进行补偿,实现了对车速的精确闭环控制。在弯道、环岛等路况下进行了实车实验。结果表明:该算法可以在5 s内控制车速从怠速快速跟踪到目标车速,总体平均误差为0.17 km/h。因而,该算法较传统的比例积分微分(PID)有更好的响应性、控制精度和抗扰性。 展开更多
关键词 智能驾驶车辆 纵向车速控制 主动抗扰控制(ADRC) 模型前馈 扩张状态观测器(ESO) 实车验证
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智能客车多目标优化纵向速度跟踪算法设计
8
作者 李君宝 王洪亮 《汽车实用技术》 2022年第22期21-30,共10页
为了实现智能客车纵向车速的精确跟踪,同时兼顾乘员舒适性和电池续航能力等指标要求,提出一种智能客车纵向运动的多目标优化分层控制算法。上层控制采用模型预测控制算法,使用了整合速度跟踪精度、舒适性和电池续航能力的代价函数。下... 为了实现智能客车纵向车速的精确跟踪,同时兼顾乘员舒适性和电池续航能力等指标要求,提出一种智能客车纵向运动的多目标优化分层控制算法。上层控制采用模型预测控制算法,使用了整合速度跟踪精度、舒适性和电池续航能力的代价函数。下层控制采用逆纵向模型加抗积分饱和比例-积分的串联控制方式,以补偿车辆模型的非线性动力学。仿真结果表明,所论述的控制器对外部干扰和系统不确定性具有很好的鲁棒性,在速度跟踪精确度、续航能力和舒适性方面有着良好的控制效果。 展开更多
关键词 智能客车 纵向速度跟踪 模型预测控制 抗积分饱和比例-积分 多目标优化
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基于改进的QP算法和MPC理论的智能车纵向速度控制方法 被引量：3
9
作者 周晶晶 徐友春 李明喜 《军事交通学院学报》 2016年第10期49-53,共5页
基于模型预测控制(MPC)理论的智能车纵向速度控制问题可以转换为二次规划问题。针对该二次规划(QP)问题,利用一种改进的有效集(IASM)二次规划算法减少MPC计算成本。该方法包含两步:首先对等式约束引进一种降维算法;然后利用梯度投影方... 基于模型预测控制(MPC)理论的智能车纵向速度控制问题可以转换为二次规划问题。针对该二次规划(QP)问题,利用一种改进的有效集(IASM)二次规划算法减少MPC计算成本。该方法包含两步:首先对等式约束引进一种降维算法;然后利用梯度投影方向对有效集算法的搜索方向进行改进。改进的QP算法减少了迭代次数,降低了MPC纵向控制的计算成本。仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 二次规划 改进的有效集算法 模型预测控制 纵向速度控制 智能车
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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
10
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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