考虑驾驶人风格的换道轨迹规划与控制（双语出版）

基于自动换道控制技术中融合个性化驾驶人风格的研究,建立考虑驾驶人风格的车辆换道轨迹规划及控制模型以提高换道规划控制模型对不同风格驾驶人的适用性,在保证安全性的基础上进一步满足驾驶人的个性化需求。首先通过问卷调查的方式采集得到了212份驾驶人风格量表数据,采用主成分分析法和K均值（K-means）聚类分析法将驾驶人按驾驶风格分为激进型、普通型和谨慎型,并通过驾驶模拟器试验采集不同风格驾驶人分别在自车道前车、目标车道前车和目标车道后车影响下的换道行为数据。然后对椭圆车辆模型进行改进,以描述不同风格驾驶人的行车安全区域,并据此构建3种典型工况下不同风格驾驶人的换道最小安全距离模型,结合驾驶舒适性约束、车辆几何位置约束以及不同风格驾驶人的换道行为数据,以换道纵向位移最短为目标,实现适应驾驶人风格的换道轨迹规划。最后以基于预瞄的路径跟踪模型作为前馈量,设计基于动力学的线性二次型最优（LQR）反馈控制器,通过调节控制权重矩阵实现3种工况下不同驾驶人风格的换道轨迹跟踪。PreScan和MATLAB/Simulink联合仿真结果表明：所设计的考虑驾驶人风格的换道轨迹规划及跟踪控制模型能够实现不同驾驶风格的自动换道轨迹规划及跟踪控制,可满足驾驶人个性化换道需求。     

混合交通流条件下区域交通信号控制优化模型

针对传统区域交通控制技术无法应对机非冲突干扰的问题, 结合中国城市道路混合交通流的特点, 研究了交叉口与路段非机动车对机动车的干扰。分析了区域路网机动车交通特征, 确定了混合交通特性相似的区域。基于路段非机动车的阻滞作用, 分析了交叉口通行能力的折减与相邻交叉口相位差的优化。以区域路网机动车总延误为优化目标, 建立了非机动车影响条件下的区域交通信号控制优化模型, 优化了信号周期时长、绿信比和相位差等参数, 并利用遗传算法求解模型。利用VISSIM仿真软件, 以上海市杨浦区五角场环形区域路网为例对优化模型进行验证。验证结果表明: 现状信号控制方案下区域路网7个交叉口机动车的车均延误为24.5~42.9s, 平均为35.99s, 路网总延误为256.39h, 优化后交叉口的车均延误为21.8~36.4s, 平均为30.12s, 路网总延误为214.57h, 7个交叉口车均延误减少了10%~24%, 平均为16.31%。可见, 优化模型能够显著降低区域路网车均延误与总延误, 提高区域路网通行效率。     

高精度快速非线性离散跟踪微分器

针对船舶在海上作业时动力定位控制系统需要精准定位的问题,提出基于改进跟踪微分器的自抗扰控制器,解决线性自抗扰控制器由于省略跟踪微分器而降低系统动态性能的问题。结合线性与非线性跟踪微分器的优点,设计能够较好跟踪微分信号,且能降低噪声对系统影响的改进跟踪微分器,从而构成新型线性自抗扰控制器。仿真实验结果表明,相比于传统的线性自抗扰控制器,基于改进跟踪微分器的LADRC有较强的鲁棒性和自适应性,且超调小、响应快、抗扰能力强。     

遗传粒子群优化算法在船舶动力定位控制中的应用

针对船舶动力定位系统精确定点控制的问题,结合遗传算法（GA）独特的选择交叉变异功能和粒子群优化算法（PSO）较好的记忆功能等优点,提出了遗传粒子群（GAPSO）算法,并应用到最优控制性能指标加权矩阵的权重系数选择中。通过1艘海工多用途动力定位船舶定点控制仿真实验,使船舶纵荡和横荡的位置及艏摇角都逐渐保持在期望值,且所有输出值都收敛有界,结果与传统最优控制相比,遗传粒子群算法在最优控制中更具有效性及较好的寻优性能,有益于船舶工程的应用。     

沥青混合料的变速拌和功率测试与拌和流变模型

为了定量评价沥青混合料的和易性与深化认识其强度构成的演变机理, 基于沥青混合料的常规拌和设备, 自行开发了一种变速拌和功率测试装置V-P-Mixer, 进行了沥青混合料的拌和流变特性试验。针对不同沥青用量(0~8%)的AC-13C型沥青混合料, 在不同拌和温度(130℃~170℃)和不同拌和速率(20~50 r·min^-1)下进行了拌和功率测试, 绘制了功率-速率流变图, 建立了黏塑性拌和流变模型, 并以拌和黏度的倒数定义了和易性指数。分析结果表明: 拌和消耗的电流、电压和有功功率的波动误差分别为2.25%、0.11%和5%, 重复再现误差为0.25%, 测试数据稳定、可靠, 可用来表征沥青混合料的拌和功率; 拌和流变模型服从线性的Bingham黏塑性模型, 流变直线的斜率可以表征沥青混合料的拌和黏度, 定义斜率的倒数为和易性指数; 拌和温度每升高10℃可降低拌和黏度和提高和易性指数10%~20%;沥青用量的增加会增大拌和的黏度和阻力, 每增加1%降低和易性指数5%~25%;从强度构成的演变机理来看, 碎石决定了内在塑性极限, 沥青决定了黏性强度。     

基于改进自适应遗传算法的船舶电力系统滤波装置优化配置

近年来随着大量非线性负载的投入使用,船舶电网谐波问题日益严重,直接影响到船舶电气设备的正常工作和使用寿命。论文结合船舶电力系统动态负荷多等特点采用节点电势法进行基波潮流计算,忽略传输线路压降,对非线性负荷进行迭代求解,因而收敛速度快,精度高。在迭代求解过程中,采用改进的自适应遗传算法。根据适应度值的集中程度自适应地变化整个种群的交叉概率和变异概率,增加了种群多样性,扩大了搜索空间。应用改进的自适应遗传算法对一个12节点船舶电力系统进行滤波器优化配置,优化结果表明了算法的有效性。     

岸边桥式集装箱起重机驱动机构卷筒轴承座优化设计

针对现有岸边集装箱起重机三大驱动机构卷筒轴承座出现焊缝开裂和地脚螺栓断裂现象,提出一种卷筒轴承座优化设计方案.优化后的卷筒轴承座具有传力简便、工艺性好、装配调整方便、绿色制造等优点.     

内河航道横流对船舶航行的影响

为了使船舶能安全通过航道内的横流区域, 利用水槽进行遥控自航船模试验, 提出了内河航道横流对船舶航行横漂速度、漂角、航迹带宽度和漂距影响的经验公式, 分析了Ⅳ与Ⅴ级航道横向流速的限值范围。分析结果表明: 横流对船舶航行的影响程度主要与对岸航速成反比, 与横流的大小及区域长度成正比, 与船型大小(航道等级)成反比, 同时与驾驶员的航行经验和初始船位有关; 在限制航路航行方式过程中, Ⅳ与Ⅴ级航道对岸航速为2、3、4m·s^-1时, 可克服的一个船长内横流限值为0.48、0.58、0.70m·s^-1。     

铁道车辆液压减振器卸荷速度选取方法

为了精确选取铁道车辆各类液压减振器的卸荷速度, 提出了一种选取卸荷速度的2σ方法。通过试验测试和动力学仿真计算, 得到液压减振器两端的相对速度, 并进行概率统计分析、参数估计和概率分布假设检验。在相对速度属正态分布的前提下, 计算相对速度的2σ值, 并作为减振器的卸荷速度。计算结果表明: 通过该方法确定卸荷速度的液压减振器可使95%的车辆低频振动得到衰减, 5%的高频振动得到过滤。     

水面无人艇避碰方法回顾与展望

  目的  提出一种实现无人水面艇（USV）在高速航行时自动规避障碍物的方法。  方法  将双向搜索树（Bi-RRT）算法与速度障碍法相结合,得到基于改进Bi-RRT的无人水面艇自动避碰算法。针对Bi-RRT算法扩展操作中父节点延伸方向位于锥形碰撞区内的情况,提出避碰危险度系数与障碍物排斥向量,使父节点延伸方向有远离障碍物中心的趋势。同时,针对算法实时性问题,提出两棵搜索树并行延伸扩展的方式,以及当父节点延伸方向位于锥形碰撞区外时触发的目标吸引向量,以加速算法收敛。  结果  结果显示,采用上述改进方法设计的算法搜索树延伸失败次数降低,规划的避碰路径短且更加平滑。  结论  该改进Bi-RRT算法实时性强、路径规划质量高,对实际工程应用有重要意义。