基于模糊马尔科夫链的钢筋混凝土桥梁劣化预测

建立基于模糊马尔科夫链的钢筋混凝土桥梁劣化预测模型,对桥梁结构劣化等级的划分及模糊劣化状态的确定方法进行阐述。针对马尔科夫链应用的关键问题一状态转移概率矩阵的确定,提出基于对状态转移概率优化反演的简化逆阵方法。通过某桥梁工程劣化预测实例,验证该方法的有效性。     

基于逆阵的路面综合性能马尔可夫预测

马尔可夫模型预测路面使用性能的核心是确定状态转移矩阵，目前求概率转移矩阵的方法都需要大量数据，而且认为所得概率转移矩阵不变，而我国积累的路面使用性能数据(特别是高速公路)较少，直接利用目前概率转移矩阵计算可能导致较大的预测偏差。为此，试图建立利用较少数据、随路面使用性能变化而更新的项目级马尔可夫预测模型。     

基于马尔可夫链的混合动力汽车行驶工况预测研究

针对目前混合动力汽车行驶环境适应性的问题,提出一种适应于随机多变的交通状况和基于实时行驶工况预测的能量管理策略。该策略采用一阶齐次马尔可夫链状态转移概率矩阵,对主干道和快速路建立了行驶工况特征参数预测模型,并通过对预测准确度的对比分析,确定了滚动时间窗和预测视距的最佳值。研究结果表明,与传统基于既定循环工况的整车能量管理策略相比,基于工况预测的能量管理策略具有更好的燃油经济性,为新能源汽车能量管理实时控制提供了一种新方法。     

基于马尔可夫链的路网级桥梁状态分布预测

为了采用马尔可夫链对路网级桥梁状态分布进行较准确的预测,在路网桥梁多年检测数据的基础上,以检测值与理论值的误差平方和最小为优化目标,提出了2种求解状态转移矩阵的优化模型。采用遗传算法对提出的优化模型进行求解,并将提出的优化模型与既有典型优化模型进行了对比。实例分析表明,采用提出的2种优化模型求得的状态转移矩阵,马尔可夫链的预测误差均低于9%;提出的2种优化模型求解状态转移矩阵的精度均明显高于既有典型优化模型;采用文中求解状态转移矩阵和初始状态向量的方法,马尔可夫链可以较好的用于路网级桥梁状态分布的预测。     

基于模型预测的横摆和侧向稳定性控制

针对无人驾驶车辆路径跟踪过程中横摆和侧向稳定性控制,提出一种转向和制动的模型预测控制方案。控制方法基于3自由度车辆模型,控制目标是通过制动和转向的联合来跟踪期望路径。该控制方案依赖于非线性预测控制方法的预测功能,搭建基于MPC(Model Predictive Control,模型预测控制)的车辆主动转向和制动控制系统。通过Car Sim和Simulink联合仿真试验进行验证,证明所提出方法的有效性。     

主动前轮转向的三自由度最优保性能控制

建立主动前轮转向三自由度车辆非线性模型,考虑轮胎侧偏刚度参数的不确定性,提出了最优保性能车辆稳定性控制方案,基于线性矩阵不等式等处理方法,导出二次最优保性能控制律。仿真结果表明,与传统前轮转向和比例微分控制相比,最优保性能控制方案保证了系统质心侧偏角基本保持为零、横摆角速度快速达到稳态值,可提高行驶安全性和操纵稳定性。     

新一代线控底盘集成控制策略研究

针对汽车稳定性控制,提出了一种基于线控转向和线控制动的新一代底盘集成控制策略。分别设计制造了线控制动、线控转向系统样机,建立了相应的动力学模型。应用模型预测控制,设计了基于主动前轮转角调节和主动制动力调节的底盘集成控制系统。设计了针对目标汽车的底盘集成控制硬件在环试验台,并进行了典型工况测试试验。结果表明,本文所设计的控制策略可有效使汽车跟随期望状态,保证车辆行驶的稳定性,提升车辆的综合性能。     

基于驾驶人转向意图的双电机驱动电动汽车稳定性控制策略

为了使双电机驱动电动车在车辆稳定性控制过程中能够精确解读驾驶意图,使车辆实际行驶状态与驾驶意图期望的车辆行驶状态尽可能相符合,提出一种基于驾驶人意图辨识的稳定性控制策略.利用基于支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)得到的特征参数构建基于长短期记忆(LSTM)模型的驾驶人转向意图辨识模型;基于转向意图识别结果,以方向...     

一种基于预测的电控汽油机怠速稳定性控制方法

根据发动机怠速工作过程的非线性、时变性和不确定性，分析了传统怠速稳定性控制的控制机理及存在的不足，提出了一种基于预测的发动机怠速稳定性控制方法——动态矩阵预测控制(DMC)算法，并建立了预测控制模型。试验表明，该预测控制方法能够较好地克服各种不确定性因素和复杂变化对怠速稳定性的影响。     

商用车电液耦合转向系统主动回正控制研究

针对装有传统液压助力转向系统的商用车在回正过程中存在低速回正不足或高速回正过度的问题,综合考虑载荷转移、路面条件和轮胎非线性等对回正工况的影响,基于电液耦合转向系统,设计一种车辆质心侧偏角和横摆角速度联合控制的非线性滑模控制器。针对控制算法部分状态量难以获取和影响车辆回正稳定性的路面附着系数难以直接测量的问题,利用UKF观测器为滑模控制器动态估计车辆状态信息和路面附着系数,并将质心侧偏角的观测值和横摆角速度与其期望值之差作为控制系统输入,来求取回正控制所需的转角修正量。最后通过TruckSim、Matlab/Simulink和转向试验台架对不同工况下的转向回正性能进行仿真和台架试验,结果表明,所提出的主动回正控制策略可有效提高转向盘回正的稳定性和控制精准性。     

预测步长自调整的ASS与EPS灰预测模糊集成控制

为了对汽车主动悬架系统(ASS)与电动助力转向系统(EPS)进行实时集成控制,应用模糊控制理论和灰色预测理论,设计了一种基于预测步长自调整的灰预测模糊集成控制器.它通过对当前过程状态的模糊判决,实现对灰预测步长的自适应调整,从而改善控制效果.仿真结果表明,与未加控制和ASS与EPS独立控制相比,预测步长自调整的灰预测模糊集成控制更能实时有效地对汽车ASS与EPS进行协调控制,显著提高了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性.     

基于非线性模型预测控制的智能车路径跟踪算法

为解决高速工况下低附着系数复杂路面上转向和行驶稳定性等难以控制的问题,建立了6自由度整车动力学模型,在传统模型预测控制理论基础上,设计了前轮主动转向控制器,并通过CarSim和MATLAB/Simulink进行联合仿真,在兼顾路径跟踪精度和行驶稳定性的前提下,对控制器参数进行优化,使车辆在中低速下路径跟踪达到最佳状态,在较高车速下加入侧偏角软约束,以保证跟踪精度和行驶稳定性。试验结果表明,提出的控制方法能保证车辆在冰雪路面高速行驶时具备一定的转向精度和行驶稳定性。     

线控转向稳态增益与动态反馈校正控制算法

以29自由度汽车动力学模型为基础,提出了保证线控汽车转向增益不变的稳态控制策略,使线控汽车转向特性不随车速和转向盘转角变化;提出了基于状态反馈的动态校正稳定性控制算法。仿真和驾驶模拟器实验表明,基于转向增益不变的稳态控制策略保证了汽车转向特性不变,减轻了驾驶员的负担,适合于更多的驾驶人群;基于状态反馈的动态校正稳定性控制算法有效提高了汽车的稳定性。     

高速无人驾驶车辆的操控稳定性研究

通过分析路面附着条件和道路曲率等因素对车辆转向特性和稳定性的影响,建立了高速车辆的等效动力学模型。提出了一种变步长的模型离散化方法,能够在保证车辆模型预测精度的基础上,实现较长的预测时域,并满足计算实时性的要求。通过对高速车辆稳定行驶状态进行分析,推导了基于包络线的滑移稳定性约束条件,并设计了基于模型预测控制的高速无人驾驶车辆的轨迹跟踪控制器。仿真结果表明,该方法可有效保证高速无人驾驶车辆在不同地面附着情况及道路曲率下的操控稳定性。     

极限工况下主动前轮转向汽车稳定性控制

轮胎对汽车稳定性有重要影响,研究和利用轮胎的非线性特性有助于扩展汽车的稳定域。本文基于非线性轮胎模型,提出一种改进型线性时变模型预测控制(LTV-MPC)方法。该方法能扩展主动前轮转向汽车的稳定范围,提高极限工况下主动前轮转向汽车的稳定性。仿真结果表明,该方法比传统的LTV-MPC方法具有更好的稳定性控制效果。     

基于稳态特性的路程预瞄转向模型

为实现车辆稳态转向的理想状态,建立更真实的预瞄-跟踪行为,提出了2种基于稳态转向的路程预瞄转向模型,假设车辆处于稳态转向状态,预测车辆的行驶轨迹,基于预测轨迹的侧向误差最小原则,分别建立了将单点预瞄转化为路程预瞄的理想转向模型和修正转向模型。CarSim/Simulink联合仿真结果表明,2种转向模型均具有较好的路径跟踪精度、适应性和转向平顺性。     

公路货运量灰色模型—马尔可夫链预测方法研究

将灰色系统理论与马尔可夫链相结合,首次提出了灰色模型—马尔可夫链预测公路货运量的方法;并结合"十五"期间中国公路货运量和公路货运市场的发展趋势的预测分析详细阐述了该方法的具体应用。首先建立GM(1,1)灰色动态拟合模型,并以此作为公路货运量发展变化的动态基准线模型;在此基础上应用马尔可夫链确定系统状态转移概率矩阵,通过系统状态的划分、样本值与模型拟合值之间的残差及其标准化离差等指标的分析计算,最终以概率形式分析和预测公路货运量的发展变化区间。理论分析和实践都表明,该法不但预测结果更可靠,而且能够对公路货运市场的发展趋势进行宏观的把握,有利于决策者的决策行为。     

双模耦合驱动智能电动汽车对开坡道行驶稳定性控制

分布式驱动智能电动汽车可以通过独立分配各轮驱动力矩来保证在对开坡道行驶时的通过性,但对各轮力矩输出具有很高要求且难以保证车辆侧向稳定性。为解决上述问题,基于所发明的具备集中式和分布式耦合驱动功能的双模耦合驱动系统,提出了协同耦合式驱动防滑和主动转向的对开坡道行驶稳定性控制方法。首先,建立了整车模型,分析了在对开坡道上采用双模耦合驱动提升车辆通过性的动力学机理;其次,设计了基于耦合式驱动防滑与主动转向协同的行驶稳定性控制系统,包括可以实现最优滑转率控制的上层驱动防滑控制器、用于减少控制超调量并抵消差动驱动附加转向的主动转向前馈控制器以及为解决车速干扰的基于T-S模糊化模型预测控制的主动转向反馈控制器;最后,开展了对开坡道行驶稳定性控制效果离线仿真和实车试验验证。研究结果表明：在10%的对开坡道上,耦合式驱动比分布式驱动的爬坡能力提升了41.32%;对比无前馈协同控制,所提出的协同控制方法可将侧向位移误差量减少68%,调整时间缩短10.81%。所提出的控制方法不仅能极大提升整车对开坡道的动力性和通过性,还可以很好地保证其方向稳定性。     

基于主动转向与差动制动协调的双级预警车道偏离防止预测控制

在设计车道偏离防止系统时,为充分利用差动制动控制和主动转向控制,同时兼顾车辆行驶的安全性与驾驶员驾驶自由,提出了一种双级预警的利用主动转向与差动制动协调控制的车道偏离防止策略。当车辆危险程度较低时仅采用差动制动控制,保证驾驶员对转向盘的控制;当车辆危险程度较高时,采用预测控制实现主动转向与差动制动系统的协调控制,使车辆能快速地回到车道中心线。选取跨道时间来设计车辆偏离预警算法,并根据车辆转向系统的响应分别设定预警阈值。为保证车辆的稳定性,采用模型预测控制算法添加合理的约束,设计差动制动控制和主动转向与差动制动协调控制器。仿真与硬件在环试验结果表明,所设计的基于主动转向与差动制动协调的车道偏离防止控制策略在保证车辆行驶安全性的前提下给予了驾驶员充分的驾驶自由。     

不同转向模式的多轴转向车辆性能分析

为解决重型车辆转向时的低速机动性和高速稳定性的问题,提出了多轴动态转向技术,并以三轴车辆为研究对象进行分析。首先建立多轴转向的二自由度车辆模型以及运动微分方程,为提高车辆的稳定性,以零质心侧偏角为目标,推导各轴间的转角比例系数及有关的状态空间矩阵、传递函数,使用MATLAB软件对不同转向模式下的操纵稳定性进行了稳态响应、瞬态响应以及频域响应的仿真。通过分析比较,说明采用多轴动态转向技术,车辆在转向时具有低速机动性高、高速稳定性好的特点。