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自主车辆动态冲突控制可达集建模方法 被引量:7
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作者 曹凯 刘秀芳 +1 位作者 杨旭 沈鹏 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1658-1666,共9页
针对自主车辆主动安全控制建模问题,提出采用形式化建模与动态非合作博弈论相结合方法,研究多自主车辆动态冲突条件下轨迹追踪和碰撞躲避的控制策略。提出将系统控制划分为:轨迹追踪、碰撞躲避以及追踪与躲避切换的三种模式。考虑到自... 针对自主车辆主动安全控制建模问题,提出采用形式化建模与动态非合作博弈论相结合方法,研究多自主车辆动态冲突条件下轨迹追踪和碰撞躲避的控制策略。提出将系统控制划分为:轨迹追踪、碰撞躲避以及追踪与躲避切换的三种模式。考虑到自主车辆这个混成系统的复杂性与轨迹追踪偏差的存在性,提出对车辆碰撞躲避预警及控制采用可达集建模。为了保证车辆轨迹追踪的稳定性,提出具有迟滞特性的追踪躲避切换算法。系统验证表明,当阈值α_1=0.05和α_2=0.08时,提出的算法使系统稳定性最佳。而且系统控制的划分发挥了独立模型的优势,降低了计算成本。 展开更多
关键词 混成系统 碰撞躲避 主动安全控制 模式切换 轨迹追踪
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自主船舶与有人驾驶船舶动态博弈避碰决策
2
作者 崔浩 张新宇 +2 位作者 王警 王程博 郑康洁 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期238-247,共10页
[目的]为实现船舶的高效避碰与安全航行,针对自主船舶与有人驾驶船舶混合航行环境下的交互避碰问题展开研究,提出一种多智能体交互的船舶动态博弈避碰决策方法。[方法]依据驾驶实践,理解并分析混行环境下的船舶避碰问题,基于《国际海上... [目的]为实现船舶的高效避碰与安全航行,针对自主船舶与有人驾驶船舶混合航行环境下的交互避碰问题展开研究,提出一种多智能体交互的船舶动态博弈避碰决策方法。[方法]依据驾驶实践,理解并分析混行环境下的船舶避碰问题,基于《国际海上避碰规则》量化船舶会遇态势及碰撞危险,引入动态博弈理论,将存在碰撞危险的船舶个体建模为博弈中具有独立思想的参与者,并以船舶的航向改变量为博弈策略,在船舶安全性收益、社会性收益及经济性收益约束下求解船舶的最优行动序列,以及将船舶驾驶员风格的差异化引入仿真实验中以验证避碰决策的有效性。[结果]结果显示,所提方法能够在自主船舶与有人驾驶船舶混行场景下实现多船的安全会遇;各船在面对不同驾驶风格的目标船舶时均能类人地调整自身的行为策略,从而实现安全避让。[结论]所做研究可为自主船舶及有人驾驶船舶的避碰决策提供参考。 展开更多
关键词 混行场景 船舶避碰 驾驶风格 博弈论
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基于DMPC的多无人机轨迹跟踪与避碰切换控制 被引量:1
3
作者 赵超轮 戴邵武 +2 位作者 何云风 刘帅 赵国荣 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2023年第6期64-74,共11页
多无人机系统在编队飞行过程中往往会遇到突发的静态或动态的障碍物威胁,如何实现对障碍的规避是多无人机系统所必须解决的关键问题之一,为此本文提出一种带有模式切换的分布式模型预测控制算法。根据有无碰撞风险设计出跟踪、避碰两种... 多无人机系统在编队飞行过程中往往会遇到突发的静态或动态的障碍物威胁,如何实现对障碍的规避是多无人机系统所必须解决的关键问题之一,为此本文提出一种带有模式切换的分布式模型预测控制算法。根据有无碰撞风险设计出跟踪、避碰两种控制模式及切换策略,其中,跟踪模式以跟踪轨迹为目标,相应算法能保证系统渐近稳定;避碰模式则以避碰为首要目标,通过触发式引入避碰约束来实现无人机与障碍间的避碰。相较传统单一模式下的预测控制算法,本文方法可使无人机更有效地规避预先未知的大型障碍,具有保守性低、计算时间短等优势,最后利用6架四旋翼仿真验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 多无人机 轨迹跟踪 避碰 模型预测控制 模式切换
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基于临界安全距离的主动避撞模式切换策略 被引量:3
4
作者 罗崇恩 王国林 +1 位作者 张树培 张玮 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2020年第12期27-35,共9页
针对主动避撞系统采用单一子模式避撞导致避撞效果在不同工况下差异较大甚至避撞失败的问题,提出混合避撞模式协调工作的策略,以提高避撞系统在不同危险工况下的适应性。将临界安全距离作为避撞决策指标:考虑车辆制动过程、避撞轨迹、... 针对主动避撞系统采用单一子模式避撞导致避撞效果在不同工况下差异较大甚至避撞失败的问题,提出混合避撞模式协调工作的策略,以提高避撞系统在不同危险工况下的适应性。将临界安全距离作为避撞决策指标:考虑车辆制动过程、避撞轨迹、道路附着系数、障碍物宽度等因素建模,分别对各混合子模式的临界安全距离的确定进行仿真分析。仿真结果表明:根据临界安全距离和临界车速能确定不同子模式的优势区域。雷达与传感器通过实时测得的车障距与主车车速即可判定行车状态,从而采取相应的避撞模式完成有效避撞。另外,与现有方法的对比证明了所提出方法更符合实际情况,体现了其准确性和优越性。 展开更多
关键词 主动避撞系统 避撞模式 切换策略 临界安全距离
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慢旋非合作目标快速绕飞避碰控制 被引量:4
5
作者 李学辉 宋申民 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期1612-1618,共7页
针对慢旋非合作目标,利用滑模控制和人工势函数理论设计两种快速绕飞避碰控制器以实现安全快速绕飞.通过考虑非合作卫星的几何形状,建立椭球避碰区域模型,解决了球形避碰区域无法实现的快速绕飞避碰问题.基于完全的非线性相对运动方程,... 针对慢旋非合作目标,利用滑模控制和人工势函数理论设计两种快速绕飞避碰控制器以实现安全快速绕飞.通过考虑非合作卫星的几何形状,建立椭球避碰区域模型,解决了球形避碰区域无法实现的快速绕飞避碰问题.基于完全的非线性相对运动方程,分别针对系统外界扰动上界已知和未知的情形设计避免碰撞的快速绕飞控制器,所设计的控制器均可以严格地保证快速绕飞的安全性.利用Lyapunov理论证明了系统的渐近稳定性,并通过数值仿真验证了所设计控制器的有效性. 展开更多
关键词 快速绕飞 避免碰撞 人工势函数 滑模控制 渐近稳定
原文传递
考虑输入受限的航天器安全接近姿轨耦合控制 被引量:4
6
作者 武冠群 宋申民 孙经广 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1511-1520,共10页
针对存在外部扰动和输入受限的航天器安全接近的问题,当扰动上界未知时,基于积分滑模控制理论设计了抗饱和的有限时间自适应姿轨耦合控制器.控制器的设计过程中采用了新型的避碰函数限制追踪航天器运动区域进而保证接近过程中航天器的... 针对存在外部扰动和输入受限的航天器安全接近的问题,当扰动上界未知时,基于积分滑模控制理论设计了抗饱和的有限时间自适应姿轨耦合控制器.控制器的设计过程中采用了新型的避碰函数限制追踪航天器运动区域进而保证接近过程中航天器的安全性,同时通过辅助系统和自适应算法分别处理了输入受限和扰动上界未知.借助李雅普诺夫理论证明了在控制器的作用下系统状态在有限时间内收敛,且能够保证追踪航天器在实现航天器接近的过程中不与目标航天器发生碰撞.最后通过数字仿真进一步验证了所设计控制器的有效性. 展开更多
关键词 航天器安全接近 姿轨耦合控制 输入受限 避免碰撞 安全约束函数 滑模控制
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全向移动小车编队轨迹跟踪及防碰撞控制系统研究 被引量:4
7
作者 张晓峰 于登秀 +1 位作者 冯喆 徐浩 《无人系统技术》 2020年第6期43-49,共7页
针对麦克纳姆轮全向移动小车编队的轨迹跟踪中可能发生的碰撞问题,提出了一种在编队运行过程中实现小车个体相互之间防碰撞的轨迹跟踪方法。首先,建立麦克纳姆轮全向移动小车的运动学和动力学模型;其次,基于滑模控制理论对小车编队进行... 针对麦克纳姆轮全向移动小车编队的轨迹跟踪中可能发生的碰撞问题,提出了一种在编队运行过程中实现小车个体相互之间防碰撞的轨迹跟踪方法。首先,建立麦克纳姆轮全向移动小车的运动学和动力学模型;其次,基于滑模控制理论对小车编队进行设计,使其以固定的几何队形达到期望的位置;然后设计一种人工势能函数来保证编队在运行过程中小车个体间的防碰撞;最后,构建出编队的整体输入控制,并且利用李雅普诺夫理论证明了编队的稳定性。通过仿真验证了小车编队可以保持固定队形实现轨迹跟踪,并且在运行过程中防止相互之间碰撞。研究以全向移动小车为研究对象,解决了在防碰撞条件下的编队轨迹跟踪问题,有助于加快多智能体系统的实用化进程。 展开更多
关键词 全向移动小车 编队控制 轨迹跟踪 防避碰 滑模控制 人工势能函数
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一种基于直升机毫米波雷达的高压线RCS快速计算方法
8
作者 陈春风 李聃 陈昌年 《航空科学技术》 2023年第9期94-99,共6页
高压线一直是影响直升机特别是高速直升机飞行安全最主要的障碍物,需要全天候远距离检测高压线。相比于激光雷达和红外设备,毫米波雷达全天候能力更强,并且存在布拉格(Bragg)散射特征。本文针对现有高压线雷达截面积(RCS)计算方法计算... 高压线一直是影响直升机特别是高速直升机飞行安全最主要的障碍物,需要全天候远距离检测高压线。相比于激光雷达和红外设备,毫米波雷达全天候能力更强,并且存在布拉格(Bragg)散射特征。本文针对现有高压线雷达截面积(RCS)计算方法计算效率不高的问题,提出结合特征模(CM)和谢尔曼-莫里森-渥德雷公式算法(SMWA)的高压线RCS计算方法,称为CM-SMWA方法。该方法将CM作为基函数,降低矩量法(MoM)中阻抗矩阵维数。利用SMWA直接求解基于CM的简化矩阵方程,进一步提升高压线RCS仿真效率,并采用提出的CM-SMWA方法进行了不同频率仿真,发现了高压线布拉格(Bragg)频率走动特征,该特征可改善高速直升机毫米波雷达高压线检测的性能。 展开更多
关键词 直升机防撞 毫米波雷达 高压线检测 Bragg特征 特征模
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基于局域网的避碰模拟训练系统开发 被引量:1
9
作者 韩晓光 吴晞 郑环宇 《中国航海》 CSCD 北大核心 2011年第4期81-84,共4页
避碰训练是船舶驾驶员都应接受的基础训练科目,依据国际海事组织的规定和用户需求,在计算机平台上,开发了基于局域网的船舶避碰模拟训练系统。介绍了系统的结构、教员机和学员机的功能及各终端的作用,详细论述了系统的网络通信流程、数... 避碰训练是船舶驾驶员都应接受的基础训练科目,依据国际海事组织的规定和用户需求,在计算机平台上,开发了基于局域网的船舶避碰模拟训练系统。介绍了系统的结构、教员机和学员机的功能及各终端的作用,详细论述了系统的网络通信流程、数据结构等关键技术的实现方法。该系统既可作为船舶驾驶员的避碰模拟训练平台,又可用作教练员对避碰案例进行分析、讲解的演示平台。系统具有成本低、可靠性高、功能齐全等特点,在实际应用中取得了良好的效果。 展开更多
关键词 水路运输 避碰模拟 训练系统 局域网 网络通信 数据结构
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基于不同紧急工况辨识的车辆主动避撞自适应控制 被引量:12
10
作者 汪 殷国栋 +3 位作者 耿可可 董昊轩 刘帅鹏 陈南 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期115-124,共10页
针对车辆高速紧急工况下的主动避撞问题,提出一种基于工况辨识的自适应避撞控制策略。以实时交通环境信息与车辆状态信息为基础构建一种紧急工况避撞模式分类方法,该方法把紧急工况避撞模式分为制动避撞、转向避撞、协调避撞三种模式。... 针对车辆高速紧急工况下的主动避撞问题,提出一种基于工况辨识的自适应避撞控制策略。以实时交通环境信息与车辆状态信息为基础构建一种紧急工况避撞模式分类方法,该方法把紧急工况避撞模式分为制动避撞、转向避撞、协调避撞三种模式。对于制动避撞模式,设计一种考虑路面附着条件和驾乘人员舒适度的纵向制动避撞策略;对于转向操纵避撞模式,构建基于多项式路径规划的避撞策略;对于制动和转向协调避撞模式,设计一种基于数据驱动的自学习协调控制策略。不同控制策略的期望输出通过比例积分微分(Proportional integral differentiation,PID)下层控制器对期望值进行跟踪来完成避撞。在Matlab/Simulink环境中搭建Simulink-Carsim汽车紧急避撞控制联合仿真平台,基于该平台进行多种工况的虚拟试验来验证控制系统的实时性和有效性。结果表明,控制系统能自动有效识别当前紧急工况该采取何种避撞操纵,在完成避撞的同时也能保证车辆的稳定性。 展开更多
关键词 紧急避撞 避撞模式分类 自适应避撞控制
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汽车高速换道避让路径规划及离散滑模跟踪控制 被引量:11
11
作者 张家旭 王欣志 +1 位作者 赵健 施正堂 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1081-1090,共10页
针对汽车高速换道避让路径规划和跟踪控制问题,提出了一种基于五次多项式曲线的汽车高速换道避让路径规划方法和基于离散滑模的汽车高速换道避让路径跟踪控制策略。首先,基于五次多项式曲线规划汽车高速换道避让路径,并通过查表方式间... 针对汽车高速换道避让路径规划和跟踪控制问题,提出了一种基于五次多项式曲线的汽车高速换道避让路径规划方法和基于离散滑模的汽车高速换道避让路径跟踪控制策略。首先,基于五次多项式曲线规划汽车高速换道避让路径,并通过查表方式间接建立汽车高速换道避让路径曲率最大值、汽车高速换道避让路径曲率变化率最大值与五次多项式曲线待定系数的映射关系,以使汽车高速换道避让路径满足乘坐舒适性和安全性需求。为了快速、稳定地跟踪基于五次多项式曲线规划的汽车高速换道避让路径,融合汽车运动学模型和线性二自由度汽车动力学模型建立了包含加性不确定性的线性离散控制模型,并基于干扰观测器的离散滑模控制理论设计了汽车高速换道避让路径跟踪控制策略。最后,利用车辆动力学软件建立了模型在环仿真系统,对本文汽车高速换道避让路径规划方法和汽车高速换道避让路径跟踪控制策略的可行性和有效性进行了仿真验证。 展开更多
关键词 车辆工程 高速换道避让 路径规划及跟踪控制 五次多项式曲线 干扰观测器 离散滑模控制
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近距离船舶避碰行动模式研究 被引量:1
12
作者 毕修颖 《中国海事》 2023年第10期24-28,共5页
针对近距离船舶避碰行动模式在船舶避碰实践中十分重要但至今还没有完全解决的问题,研究了船舶碰撞会遇过程及其转向避让过程。结合船舶操纵性能和船舶会遇态势,在船舶转向避让时紧迫局面距离和碰撞距离的数学模型基础上,给出了船舶避... 针对近距离船舶避碰行动模式在船舶避碰实践中十分重要但至今还没有完全解决的问题,研究了船舶碰撞会遇过程及其转向避让过程。结合船舶操纵性能和船舶会遇态势,在船舶转向避让时紧迫局面距离和碰撞距离的数学模型基础上,给出了船舶避碰行动模式。模型应用的结果通过算例和模拟实验得到验证,以期为指导海上船舶避碰行动和建立船舶自动避碰决策系统提供理论依据。 展开更多
关键词 船舶安全 船舶避碰 紧迫局面距离 船舶避碰行动模式
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航天器避障交会有限时间滑模控制 被引量:6
13
作者 冯丽程 白玉铸 陈小前 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1342-1348,共7页
针对航天器安全交会过程中的避障问题,提出一种基于有限时间滑模变结构控制与人工势函数相结合的控制方法。首先,对斥力势进行修正使得势函数在期望状态的值为零。其次,基于速度偏差和引力梯度设计滑模面,并考虑障碍物的速度设计控制律... 针对航天器安全交会过程中的避障问题,提出一种基于有限时间滑模变结构控制与人工势函数相结合的控制方法。首先,对斥力势进行修正使得势函数在期望状态的值为零。其次,基于速度偏差和引力梯度设计滑模面,并考虑障碍物的速度设计控制律。利用Lyapunov稳定性定理分析证明在存在外部干扰情况下,系统能够在有限时间内收敛到期望状态并保持渐近稳定。最后,利用数值仿真来验证所设计的控制律的正确性和有效性。仿真结果表明,该方法能够有效实现规避动态障碍物,满足安全交会的要求。 展开更多
关键词 安全交会 避障 有限时间滑模 人工势函数
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基于Radau伪谱法的汽车高速紧急换道避障最优控制策略设计 被引量:5
14
作者 张家旭 施正堂 +1 位作者 赵健 朱冰 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期1040-1049,共10页
针对汽车高速紧急换道避障轨迹规划与跟踪控制问题,提出一种基于Radau伪谱法的汽车高速紧急换道避障最优控制策略。首先,采用汽车运动学与动力学模型相结合的方式将汽车高速紧急换道避障轨迹规划和跟踪控制问题转换成汽车高速紧急换道... 针对汽车高速紧急换道避障轨迹规划与跟踪控制问题,提出一种基于Radau伪谱法的汽车高速紧急换道避障最优控制策略。首先,采用汽车运动学与动力学模型相结合的方式将汽车高速紧急换道避障轨迹规划和跟踪控制问题转换成汽车高速紧急换道避障最优控制问题,再通过Radau伪谱法将其转化为非线性规划问题,从而直接得到汽车高速紧急换道避障轨迹规划和跟踪控制问题的最优解,即:目标轮胎纵向滑移率和目标前轮转向角速度。随后,采用离散滑模变结构控制理论设计了对参数摄动和外界干扰具有强鲁棒性的车轮滑移率自适应滑模跟踪控制律,实现目标轮胎纵向滑移率的跟踪控制。最后,基于高精度的车辆动力学软件构建模型在环仿真系统,验证所提控制策略的可行性和有效性。 展开更多
关键词 高速紧急换道避障 轨迹规划与跟踪控制 Radau伪谱法 离散滑模变结构控制
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行人防碰撞系统制动控制建模与联合仿真
15
作者 葛平淑 徐国凯 +1 位作者 郭烈 任泽建 《大连民族学院学报》 CAS 2015年第5期472-477,共6页
为了体现现有汽车主动防撞系统对车外行人等交通弱势群体的主动安全保护,对行人防碰撞预警系统中自动制动控制进行了研究。在车辆获取到前方行人基本信息的基础上,设计了考虑行人安全的安全状态判断模型,建立了基于Carsim和Simulink的... 为了体现现有汽车主动防撞系统对车外行人等交通弱势群体的主动安全保护,对行人防碰撞预警系统中自动制动控制进行了研究。在车辆获取到前方行人基本信息的基础上,设计了考虑行人安全的安全状态判断模型,建立了基于Carsim和Simulink的车辆纵向动力学模型,采用加速度滑模控制方法设计了获取本车期望加速度的上位控制器,单神经元PID控制设计了跟踪这一期望加速度的下位控制器,最后对典型的行人危险场景进行联合仿真。试验表明所设计的控制算法对避撞行人有较好的响应,并且能在保证一定的安全距离的前提下实现自动制动,保证了行车的安全性。 展开更多
关键词 行人防碰撞预警 纵向动力学模型 加速度滑模控制 单神经元PID控制 联合仿真
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纯电动汽车制动避撞系统的建模与分析
16
作者 李洪涛 赵韩 +1 位作者 黄康 刘生强 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期443-449,464,共8页
针对纯电动汽车制动避撞系统,提出了基于反馈线性化的跟车距离、速度跟踪误差的滑模控制方法;考虑了模型非线性、系统参数不确定性和外部干扰的因素,建立车辆纵向动力学模型;采用指数趋近律的控制方法,设计了一种双输入双输出的汽车避... 针对纯电动汽车制动避撞系统,提出了基于反馈线性化的跟车距离、速度跟踪误差的滑模控制方法;考虑了模型非线性、系统参数不确定性和外部干扰的因素,建立车辆纵向动力学模型;采用指数趋近律的控制方法,设计了一种双输入双输出的汽车避撞系统控制器;并进行了跟车场景下制动避撞控制器的仿真。结果表明:该控制器避撞控制效果明显,在保证汽车行驶的舒适性的同时,跟车过程的跟踪误差小。 展开更多
关键词 纯电动汽车 制动避撞 纵向动力学 滑模控制 反馈线性化
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民用飞机TCAS/S模式应答机激励器设计
17
作者 徐扬 《科技创新导报》 2016年第15期18-20,共3页
依据机载TCAS/S模式应答机系统集成验证的要求,需要在试验室激励TCAS/S模式应答机系统,减少TCAS/S模式应答机系统试飞试验的次数。该文对民用航空TCAS/S模式应答机系统信号进行了分析,得到了TCAS/S模式应答机系统激励方法,完成了TCAS/S... 依据机载TCAS/S模式应答机系统集成验证的要求,需要在试验室激励TCAS/S模式应答机系统,减少TCAS/S模式应答机系统试飞试验的次数。该文对民用航空TCAS/S模式应答机系统信号进行了分析,得到了TCAS/S模式应答机系统激励方法,完成了TCAS/S模式应答机系统设计方案,用以满足机载TCAS/S模式应答机系统试验室的试验。 展开更多
关键词 TCAS S模式应答机 机载 激励器
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