检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张兴民北方工业大学

学位级别：硕士

随着高新智能制造产业的快速发展,对机械臂的需求越来越多,在工业制造、航空航天、物流仓储等领域广泛应用。其控制算法优化程度直接决定了机械臂是否能达到某任务的控制需求。然而机械臂控制算法验证存在测试成本高、测试场景复杂以及... 详细信息

随着高新智能制造产业的快速发展,对机械臂的需求越来越多,在工业制造、航空航天、物流仓储等领域广泛应用。其控制算法优化程度直接决定了机械臂是否能达到某任务的控制需求。然而机械臂控制算法验证存在测试成本高、测试场景复杂以及测试效率低下等一系列问题,严重阻碍了机械臂控制技术的快速发展。针对该问题,本文提出一种利用半实物仿真技术与数字孪生技术相结合的方法,在数字孪生模型和硬件在环仿真平台上验证控制效果。为了实现硬件在环测试需求和测试设备国产化,自主开发了硬件在环测试平台,主要包括实时系统设计、代码自动生成设计、外部模式通信设计、底层驱动接口设计以及一系列自动化脚本设计,并且基于该平台完成机械臂运动学、动力学模型在线仿真过程中的极限工况测试。其次,利用Unity3D和MATLAB/Simscape软件联合开发了机械臂的机理模型、数字孪生3D模型和环境模型,为半实物仿真过程提供了一个虚拟的被控对象。最后,基于V模式开发流程设计与验证机械臂控制算法,在硬件在环仿真平台上对机械臂控制算法进行快速验证,实现持续的算法优化、验证和迭代,最终在实物上将整套控制算法进行搭建。仿真和实验结果表明本文设计与开发的硬件在环机械臂数字孪生仿真平台可对机械臂的控制算法、数字孪生模型进行有效的测试与验证,并且基于该平台验证完成后的算法可以直接用于真实的被控对象控制系统中,有效缩短了控制算法验证周期,减少了实体机械臂的损耗,降低了研发成本。

关键词：快速控制原型硬件在环测试数字孪生机械臂控制

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基于电压数据补充的柔性直流输电线路自适应行波保护方法

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现代电力 2024年

作者：刘瑞阔姚昆鹏邹祖冰孙勇吴海飞贾科中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 三峡陆上新能源投资有限公司

缩短采样步长是提高突变量行波保护灵敏度的关键，然而较高的采样频率工程难以实现，保护性能受到制约。为此文中从柔直线路边界处电气量关系出发，利用拉格朗日中值定理，实现电压行波数据的补充，等效提高了采样频率。此外，线路故障... 详细信息

缩短采样步长是提高突变量行波保护灵敏度的关键，然而较高的采样频率工程难以实现，保护性能受到制约。为此文中从柔直线路边界处电气量关系出发，利用拉格朗日中值定理，实现电压行波数据的补充，等效提高了采样频率。此外，线路故障时故障电流变化量与过渡电阻呈负相关关系，因此可根据故障电流变化量构建自适应保护阈值。结合上述内容，提出一种基于电压数据补充的柔直线路自适应行波保护方法。硬件在环的测试结果表明，所提保护在10kHz的采样频率下可有效识别区内外故障并具有较高的灵敏度，保护的可行性得到了有效的验证。

关键词：柔性直流输电突变量保护电压数据补充自适应行波保护硬件在环测试

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控制器的硬件在环测试方法及装置

控制器的硬件在环测试方法及装置

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作者：周永波 100102 北京市朝阳区望京街10号院3号楼8层801室

本发明公开了一种控制器的硬件在环测试方法及装置，涉及汽车测试技术领域，其目的在于提高将被测ECU对应的测试用例集、测试结果以及分析结果录入至数据管理平台的效率及准确率。本发明的方法包括：调用测试指令对应的测试用例集，并... 详细信息

标准号: CN111026080A

本发明公开了一种控制器的硬件在环测试方法及装置，涉及汽车测试技术领域，其目的在于提高将被测ECU对应的测试用例集、测试结果以及分析结果录入至数据管理平台的效率及准确率。本发明的方法包括：调用测试指令对应的测试用例集，并将所述测试用例集发送至测试机柜中，所述测试用例集中包含多个测试项；获取测试结果集，并将所述测试结果集进行输出，所述测试结果集中包含每个所述测试项对应的测试结果；接收分析结果集，并将所述测试用例集、所述测试结果集以及所述分析结果集发送至数据管理平台。本发明适用于将被测ECU对应的测试用例集、测试结果以及分析结果录入至数据管理平台的过程中。

关键词：测试用例集数据管理平台测试项录入发送硬件在环测试测试机柜测试指令汽车测试控制器准确率调用测试输出

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车辆垂向动力学系统多目标控制算法设计与应用

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机械设计与研究 2023年第2期39卷 123-127页

作者：马新波王百键华星淇黄炜南阳理工学院智能制造学院河南南阳473004 澳门大学科技学院中国澳门冰仔999078 福州大学机械工程及自动化学院福州350108

针对半主动悬架系统的多目标控制问题提出了粒子群优化的滑模变结构控制算法,该多目标控制算法充分考虑了路面支撑性、乘坐舒适性和悬架支撑能力三者之间的耦合问题,在保证悬架支撑能力的前提下,有效改善了半主动悬架系统的路面支撑性... 详细信息

针对半主动悬架系统的多目标控制问题提出了粒子群优化的滑模变结构控制算法,该多目标控制算法充分考虑了路面支撑性、乘坐舒适性和悬架支撑能力三者之间的耦合问题,在保证悬架支撑能力的前提下,有效改善了半主动悬架系统的路面支撑性和乘坐舒适性,显著提高了车辆的垂向性能。为了验证所提出粒子群优化的滑模变结构控制算法在半主动悬架系统控制上的实际应用可行性,在四分之一车辆悬架系统试验台上进行了硬件在环测试实验,实验结果表明车辆的垂向性能整体得到了有效提升。

关键词：多目标控制粒子群优化滑模变结构控制半主动悬架系统硬件在环测试

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自动驾驶的硬件在环仿真测试方法及系统

自动驾驶的硬件在环仿真测试方法及系统

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作者：田松茂刘国清木洪运 518000 广东省深圳市南山区粤海街道高新区社区高新南四道18号创维半导体设计大厦西座1101

本发明提供一种自动驾驶的硬件在环仿真测试方法，所述自动驾驶的硬件在环仿真测试方法包括：接收传感器数据，所述传感器数据中包括同一时间段采集的多个传感器的数据包、每个数据包标识有表示数据生成的时间戳；将预设类型传感器的数... 详细信息

标准号: CN112347650A

本发明提供一种自动驾驶的硬件在环仿真测试方法，所述自动驾驶的硬件在环仿真测试方法包括：接收传感器数据，所述传感器数据中包括同一时间段采集的多个传感器的数据包、每个数据包标识有表示数据生成的时间戳；将预设类型传感器的数据包时间戳减去预设的延时时间得到修正后时间戳；缓存所述多个传感器的数据包于缓存区；按照所述修正时间戳的先后顺序读取所述缓存区中的多个传感器的数据包，并写入指定指定的内存区域；即时读取指定的内存区域中所述多个传感器的数据包，并将所述多个传感器的数据包转换成电信号后传输至测试装置中进行测试。此外，本发明还提供一种硬件在环测试系统。

关键词：传感器数据包时间戳硬件在环仿真内存区域自动驾驶缓存区测试预设读取缓存修正数据包时间戳硬件在环测试传感器数据接收传感器数据包标识数据包转换同一时间段表示数据测试装置顺序读取减去延时写入采集传输

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复合工况下四轮驱动电动汽车操纵稳定性控制

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机械工程学报 2021年第8期57卷 205-220页

作者：许男李小雨吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

设计一个考虑车辆侧纵向耦合的模型预测控制器(Model predictive control,MPC)用于提升四轮驱动电动汽车在复合工况下的操纵性和稳定性。基于传统UniTire轮胎模型,推导面向控制器设计的复合工况UniTire轮胎模型解析表达式;基于前后轮侧... 详细信息

设计一个考虑车辆侧纵向耦合的模型预测控制器(Model predictive control,MPC)用于提升四轮驱动电动汽车在复合工况下的操纵性和稳定性。基于传统UniTire轮胎模型,推导面向控制器设计的复合工况UniTire轮胎模型解析表达式;基于前后轮侧偏角相平面提出一种新的车辆稳定性评价标准,通过前后轮侧偏角的位置到坐标原点的距离判断车辆的稳定性,给出定量的稳定性指标;采用MPC控制器结构将车辆操纵性控制、稳定性控制以及四轮滑移率约束作为目标函数,采用复合工况UniTire轮胎模型表达式和双轨车辆模型构建预测模型,并且通过稳定指标和轮胎滑移率实时调整各个目标的权重以达到最优的控制效果;通过Simulink-CarSim联合仿真和硬件在环(HiL)测试对算法进行验证,结果表明,该控制器能够根据车辆稳定性指标动态调节跟踪权重,有效提升车辆的操纵性和稳定性。并且由于复合UniTire轮胎模型的使用,极限工况下控制器决策的四轮力矩更小,有效地抑制轮胎滑移率的增加。

关键词：四轮驱动电动汽车复合工况UniTire轮胎模型稳定性指标模型预测控制轮胎侧偏角相平面硬件在环测试

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车辆夜间环境感知技术及测试方法研究

车辆夜间环境感知技术及测试方法研究

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作者：王朝京北京交通大学

学位级别：硕士

随着人工智能技术的不断突破,智能驾驶汽车正逐渐从概念变为现实。精确的环境感知系统是实现智能驾驶的关键。但在夜间环境下,由于光源复杂,车载摄像头获取的图像质量差、信噪比低,这给智能驾驶汽车的感知系统带来了额外的挑战。在对夜... 详细信息

随着人工智能技术的不断突破,智能驾驶汽车正逐渐从概念变为现实。精确的环境感知系统是实现智能驾驶的关键。但在夜间环境下,由于光源复杂,车载摄像头获取的图像质量差、信噪比低,这给智能驾驶汽车的感知系统带来了额外的挑战。在对夜间图像进行处理时,传统的图像处理方法耗时长、鲁棒性差,在夜间环境下表现不佳。基于深度学习的方法通过对大量数据的学习,在面对夜间复杂多变的场景时具有更好的泛化能力,得到了更广泛的应用。基于深度学习方法,本文设计了一种并联式的夜间多任务感知算法,在实现目标检测的同时,能够实时输出增强后的夜间道路图像,为驾驶员提供更加准确的道路信息。图像增强分支采用编码器解码器的结构,通过引入局部特征一致性损失,改善了图像的细节纹理信息。目标检测分支采用深度可分离卷积替换普通卷积操作,实现网络的轻量化,便于算法的部署,加入SPP(Spatial Pyramid Pooling)模块以及PAN(Path Aggregation Network)模块实现特征信息在网络间的有效传递。通过将图像增强分支的网络特征层与目标检测分支的中间特征层进行拼接,扩大后的特征层有助于网络获得更多样的特征表达,提高了网络对于道路目标物的检测能力。此外,本文利用Mani Fest框架对BDD100K数据集进行扩充,制作了白天-夜间配对的道路数据集,数据集包含5200对图像。利用数据集对算法进行验证,加入图像增强分支后,目标检测准确率提升2.63%,车道线检测准确率提升0.21%。由于采用轻量化的网络设计思路,单帧检测时间仅需要21.97ms,极大地提升了网络推理速度,具有更好的实时性。本文利用视频暗箱与硬件在环台架相结合,设计了一种辅助驾驶技术测试方案,并进行了在环测试。利用Pre Scan场景软件构建复杂的交通模拟环境,进一步制定了适用于夜间多任务感知算法训练的仿真道路数据集。通过对硬件在环平台的软、硬件部分进行设计与搭建,实现软硬件的集成。基于行业标准规范,建立了自动紧急制动标准测试场景,并设计相应测试用例对单目摄像头硬件在环系统进行评估。测试结果表明仿真车辆能正确识别道路上的目标,并及时进行制动操作,避免与前方车辆产生碰撞。证明了基于传感器硬件在环的辅助驾驶技术测试方案的可行性,同时验证了夜间多任务感知网络的实用价值。

关键词：卷积神经网络夜间图像增强道路环境目标识别硬件在环测试

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无人驾驶汽车高速道路路径规划及控制系统研究

无人驾驶汽车高速道路路径规划及控制系统研究

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作者：周忠静中原工学院

学位级别：硕士

随着电动汽车产业的智能化发展,无人驾驶汽车的轨迹规划与轨迹跟踪技术对于确保智能汽车的安全性至关重要。本文针对高速工况,深入研究了轨迹规划与控制系统算法,并进行了硬件在环实验验证。首先,在Frenet坐标系下构建了二自由度车辆动... 详细信息

随着电动汽车产业的智能化发展,无人驾驶汽车的轨迹规划与轨迹跟踪技术对于确保智能汽车的安全性至关重要。本文针对高速工况,深入研究了轨迹规划与控制系统算法,并进行了硬件在环实验验证。首先,在Frenet坐标系下构建了二自由度车辆动力学模型,推导出车辆横向误差的空间状态方程。针对自动驾驶汽车全局路径规划方面,针对传统RRT算法遍历节点过多,过于冗余等特点,通过减少RRT算法的减少父节点以及删除冗余点来减少遍历点数,来提高算法实时性,在轨迹平滑之前结合车辆行驶特点,提出削减顶点法来简化改进后的RRT算法,之后将改进后的路径通过B样条曲线进行路径平滑。使用五次多项式曲线规划平滑后的全局路径,并设置评价函使其在横向运动和纵向运动都为代价最优,从而生成候选轨迹。其次在控制系统方面,本文提出了一种基于线性二次调节器(LQR)与模型预测控制(MPC)的横纵向协同控制策略,并采用扩展卡尔曼滤波(EKF)观测器更新车辆状态。通过MATLAB与Carsim联合仿真验证了该控制策略在中、低速双移线工况下的良好跟踪控制效果。最后,通过搭建硬件在环实验平台,并结合MATLAB/Simulink、Prescan、DYNA4进行联合仿真,实验结果表明所提出的规划器与控制器在完成轨迹规划与路径跟踪任务时表现出色,并与传统的MPC规控算法做对比实验,实验结果表明,所提规控算法在误差小、横摆角速度低,轨迹平滑无速度波动,从而证明了其有效性与鲁棒性。

关键词：改进RRT算法五次多项式线性二次调节器扩展卡尔曼滤波器硬件在环测试

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MMC热-电应力分析及其优化控制研究

MMC热-电应力分析及其优化控制研究

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作者：苏田田山东理工大学

学位级别：硕士

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）因其可模块化、控制灵活、谐波含量低等优点广泛应用于柔性直流输电、机车牵引和中高压变频等领域。随着MMC电压等级及大容量的发展,其可靠性问题逐渐成为设备长期安全稳定运行... 详细信息

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）因其可模块化、控制灵活、谐波含量低等优点广泛应用于柔性直流输电、机车牵引和中高压变频等领域。随着MMC电压等级及大容量的发展,其可靠性问题逐渐成为设备长期安全稳定运行的关键因素之一。单位功率因数逆变工况下,半桥型及混合型MMC中半桥子模块各开关器件损耗分布极其不均,导致子模块各开关器件寿命不同,从而影响其可靠性。为此,学者提出多种均衡半桥子模块开关器件损耗分布的策略,然而,现有策略在降低损耗的同时会导致电容纹波电压上升,降低MMC功率密度。针对上述问题,本文以兼顾半桥子模块损耗分布及电容纹波电压优化为目标,展开以下主要工作: （1）简要介绍MMC工作原理,在此基础上分析子模块开关器件热应力与损耗以及电应力与电容纹波电压的联系,并计算子模块开关器件损耗及电容纹波电压。通过搭建MATLAB/Simulink与PLECS联合仿真模型验证可发现:在单位功率因数逆变工况下,半桥子模块下部IGBT（以下简称T2管）损耗最高,且通态损耗占T2管损耗80%以上,是影响MMC运行可靠性的关键。（2）提出一种适用于半桥型MMC子模块器件损耗与电容纹波电压综合优化的方法。首先,通过分析子模块T2管损耗与充放电电荷量及电容纹波电压与充放电电荷量间的关系,解释了现有损耗分布优化策略在降低损耗的同时会导致电容纹波电压增加的内在原因,并以现有的几种优化策略为例,验证上述结论的正确性。然后,以损耗优化最明显的主动旁路策略为例,建立计及T2管损耗及电容纹波电压的综合目标函数,并在此基础上通过遍历的方法分析谐波注入及主动旁路对目标函数的影响规律,从而提出基于主动旁路与谐波注入的综合优化方法。最后,搭建MATLAB/Simulink与PLECS联合仿真模型,仿真结果表明:与现有主动旁路方法相比,所提方法可在损耗降低10%的同时使电容纹波电压降低13%。（3）在半桥型MMC的基础上,提出一种可进一步降低全桥-半桥混合型MMC半桥子模块器件损耗与电容纹波电压综合优化的方法。以全桥-半桥1:1混合型MMC为例,首先,计算并分析全功率因数下两类子模块器件损耗及电容纹波电压的特点,在单位功率因数逆变工况下,半桥子模块T2管损耗仍是影响MMC运行可靠性的关键因素。然后,引入模组解耦策略,借助其可独立控制两类子模块投切动作的特点,使两类子模块间充放电电荷量重新分配,均衡全桥-半桥子模块间损耗和电容纹波电压,同时借助主动旁路与模组解耦间协调作用,实现半桥子模块T2管损耗与电容纹波电压综合优化。最后搭建MATLAB/Simulink及PLECS联合仿真模型,仿真结果表明:与现有主动旁路方法相比,所提方法可在子模块T2管损耗降低20%的同时使电容纹波电压降低28%。（4）基于RT-BOX搭建半桥型与混合型MMC硬件在环测试平台,验证本文所提两种综合优化方法的在实际设备中的可行性。在五台RT Box 1中的测试结果表明:本文所提综合优化策略均可长时间稳定运行,可在实际设备中进一步验证其综合优化效果。

关键词： MMC 器件损耗电容纹波电压主动旁路硬件在环测试

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基于PEMFC热管理系统控制算法研究

基于PEMFC热管理系统控制算法研究

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作者：栗昊庭湖南理工学院

学位级别：硕士

由于能源短缺和环境污染的问题日益严重。因此可再生能源被广泛应用，氢能更是受到高度关注。质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell， PEMFC）作为一种将化学能转化为电能的设备，因其高效、环保的发电方式受到人们... 详细信息

由于能源短缺和环境污染的问题日益严重。因此可再生能源被广泛应用，氢能更是受到高度关注。质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell， PEMFC）作为一种将化学能转化为电能的设备，因其高效、环保的发电方式受到人们的广泛关注。温度是质子交换膜燃料电池是否可以正常工作的关键要素之一，温度过高或过低都会对质子交换膜燃料电池的性能以及寿命产生影响。因此热管理系统在质子交换膜燃料电池系统中至关重要。它确保燃料电池处于最佳工作状态，优化性能输出;同时提高系统可靠性和安全性，能够降低能耗，延长使用寿命。因此质子交换膜燃料电池热管理系统的研究具有重要的意义。因此质子交换膜燃料电池热管理系统的研究具有重要的意义。本文对质子交换膜燃料电池热管理系统控制算法进行了研究。　　本文首先搭建了质子交换膜燃料电池电化学模型，通过分析不同温度下电堆的性能，验证了该模型的可行性。随后根据质子交换膜燃料电池的温度特性以及热平衡关系完成了热管理系统模型的搭建。以此模型为基础设计了两个PID （Proportional（比例）、Integral（积分）、Differential（微分））控制器控制循环水泵以及散热风扇。为了提高质子交换膜燃料电池的性能，进而设计了风扇侧遗传算法优化PID控制器和水泵侧元启发式搜索算法（PID-based search algorithm， PSA）优化PID控制器。对比仿真结果可知：在同一稳态工况下，两种控制器都可以将入水口温度维持在约65℃，出水口温度稳定在约73℃，并将出入口水温温差稳定在8℃。当电流阶跃时，优化后的PID控制器将会比PID控制器的最大超调量减少2℃，调节时间也有明显的缩短。通过散热器风量和循环水泵冷却水流量的对比反应出优化PID控制器有更快地响应速度。证明了遗传算法优化PID(风扇侧)控制器和PSA优化PID（水泵侧）控制器的控制效果更好。　　最后，基于硬件在环测试（Hardware-in-the-Loop，简称HIL）平台对遗传算法优化PID(风扇侧)控制器和PSA优化PID（水泵侧）控制器的实用性进行验证。设置特定工况，将工况在硬件环测试平台上进行模拟，并与仿真数据进行对比分析。测试结果验证了该控制策略的可行性和实用性。

关键词：质子交换膜燃料电池热管理系统 PID控制遗传算法元启发式搜索算法硬件在环测试

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