高级驾驶辅助系统 (ADAS) 中,速度建议辅助 (ASA) 通过向智能汽车驾驶员显示建议车速,有助于提高驾驶安全性并可能提高能源效率。然而,由于感知和反应延迟以及车辆控制不完善,经常会出现基于驾驶员的速度跟踪误差,从而降低了 ASA 系统的有效性。在本研究中,我们提出了一种基于学习的驾驶员行为建模方法,旨在实时预测和补偿速度跟踪误差。首先使用 k-最近邻 (k-NN) 算法根据驾驶员的驾驶行为将受试者驾驶员分为不同类型。然后采用非线性自回归 (NAR) 神经网络来预测每个驾驶员产生的速度跟踪误差。在基于 Unity 游戏引擎的驾驶模拟器平台中创建了一个特定的交通场景,其中 ASA 系统通过平视显示器 (HUD) 向驾驶员提供建议驾驶速度。 17 名志愿驾驶员进行了人机在环仿真研究,结果表明,在补偿速度跟踪误差的情况下,速度误差方差降低了 53%,能耗降低了 3%。通过在实际乘用车上进行现场实施,进一步验证了结果。
本文介绍了在非参数不确定性(阵风和风扰动)下悬停飞行的垂直起降 (VTOL) 无人机 (UAV) 的滚转运动的最佳滑模控制 (SMC) 和最佳超扭转滑模控制 (STSMC) 的设计。本文对受控滚转运动进行了稳定性分析,并基于 Lyapunov 定理证明了渐近误差收敛。据此,针对受不确定性影响的飞机系统制定了控制律。为了避免在选择设计参数时进行反复试验并提高 SMC 和 STSMC 的性能,建议使用灰狼优化进行调整。基于数值模拟,对最佳和非最佳控制器以及最佳 SMSTC 和最佳 SMC 进行了比较研究,比较了跟踪误差和控制信号中的抖动行为。数值模拟表明,GWO 可以提高 SMC 和 STSMC 的性能。此外,在跟踪误差和控制信号抖动效应方面,最佳 STSMC 比最佳 SMC 具有更好的动态性能。
摘要:本文介绍了一种在并非所有状态都可用的情况下针对飞机跟踪问题的控制器设计流程。在研究中,采用了非线性运输飞机仿真模型,并通过最大似然原理和扩展卡尔曼滤波器对其进行了识别。在并非所有状态都可测量的情况下,所获得的数学模型用于设计具有最佳加权矩阵的线性二次调节器 (LQR)。对具有 LQR 控制器跟踪能力的非线性飞机仿真模型进行了多次实验,实验中噪声水平各不相同。结果表明,所设计的控制器具有鲁棒性,可实现精确的轨迹跟踪。研究发现,在理想的大气条件下,即使对于未测量的变量,跟踪误差也很小。在有风的情况下,跟踪误差与风速成正比,对于小扰动和中等扰动而言是可以接受的。当实验中存在湍流时,会发生与湍流强度成正比的状态变量振荡,对于小扰动和中等扰动而言是可以接受的。
摘要:本文介绍了一种当并非所有状态都可用时,针对飞机跟踪问题的控制器设计流程。在研究中,采用了非线性运输飞机仿真模型,并通过最大似然原理和扩展卡尔曼滤波器对其进行了识别。在并非所有状态都可测量的情况下,所获得的数学模型用于设计具有最佳加权矩阵的线性二次调节器 (LQR)。对具有 LQR 控制器跟踪能力的非线性飞机仿真模型进行了多次实验,实验中噪声水平各不相同。结果表明,所设计的控制器具有鲁棒性,可实现精确的轨迹跟踪。研究发现,在理想的大气条件下,即使对于未测量的变量,跟踪误差也很小。在有风的情况下,跟踪误差与风速成正比,对于小扰动和中等扰动而言是可以接受的。当实验中存在湍流时,会发生与湍流强度成正比的状态变量振荡,对于小扰动和中等扰动而言是可以接受的。
摘要:本文介绍了一种在并非所有状态都可用的情况下针对飞机跟踪问题的控制器设计流程。在研究中,采用了非线性运输飞机仿真模型,并通过最大似然原理和扩展卡尔曼滤波器对其进行了识别。在并非所有状态都可测量的情况下,所获得的数学模型用于设计具有最佳加权矩阵的线性二次调节器 (LQR)。对具有 LQR 控制器跟踪能力的非线性飞机仿真模型进行了多次实验,实验中噪声水平各不相同。结果表明,所设计的控制器具有鲁棒性,可实现精确的轨迹跟踪。研究发现,在理想的大气条件下,即使对于未测量的变量,跟踪误差也很小。在有风的情况下,跟踪误差与风速成正比,对于小扰动和中等扰动而言是可以接受的。当实验中存在湍流时,会发生与湍流强度成正比的状态变量振荡,对于小扰动和中等扰动而言是可以接受的。
摘要:本文介绍了一种在并非所有状态都可用的情况下针对飞机跟踪问题的控制器设计流程。在研究中,采用了非线性运输飞机仿真模型,并通过最大似然原理和扩展卡尔曼滤波器对其进行了识别。在并非所有状态都可测量的情况下,所获得的数学模型用于设计具有最佳加权矩阵的线性二次调节器 (LQR)。对具有 LQR 控制器跟踪能力的非线性飞机仿真模型进行了多次实验,实验中噪声水平各不相同。结果表明,所设计的控制器具有鲁棒性,可实现精确的轨迹跟踪。研究发现,在理想的大气条件下,即使对于未测量的变量,跟踪误差也很小。在有风的情况下,跟踪误差与风速成正比,对于小扰动和中等扰动而言是可以接受的。当实验中存在湍流时,会发生与湍流强度成正比的状态变量振荡,对于小扰动和中等扰动而言是可以接受的。
摘要:本文介绍了一种在并非所有状态都可用的情况下针对飞机跟踪问题的控制器设计流程。在研究中,采用了非线性运输飞机仿真模型,并通过最大似然原理和扩展卡尔曼滤波器对其进行了识别。在并非所有状态都可测量的情况下,所获得的数学模型用于设计具有最佳加权矩阵的线性二次调节器 (LQR)。对具有 LQR 控制器跟踪能力的非线性飞机仿真模型进行了多次实验,实验中噪声水平各不相同。结果表明,所设计的控制器具有鲁棒性,可实现精确的轨迹跟踪。研究发现,在理想的大气条件下,即使对于未测量的变量,跟踪误差也很小。在有风的情况下,跟踪误差与风速成正比,对于小扰动和中等扰动而言是可以接受的。当实验中存在湍流时,会发生与湍流强度成正比的状态变量振荡,对于小扰动和中等扰动而言是可以接受的。
可能会影响飞行动力学。本文评估了机身变形在飞行中的作用,并探究腹部对飞行机动性的贡献程度。为了解决这个问题,我们结合使用了受模型预测控制 (MPC) 启发的计算惯性动力学模型和天蛾 Manduca sexta 的自由飞行实验。我们探索了欠驱动(即输出数量大于输入数量)和完全驱动(输出和输入数量相等)系统。使用无量纲跟踪误差和传输成本等指标来评估惯性动力学模型的飞行性能,我们表明完全驱动模拟可最大限度地减少跟踪误差和传输成本。此外,我们通过将碳纤维棒固定在胸腹关节上,测试了限制腹部运动对活天蛾自由飞行的影响。腹部受限的飞蛾表现比假治疗飞蛾差。这项研究发现腹部运动有助于飞行控制和机动性。这种非气动结构运动存在于所有飞行类群中,可以为多驱动微型飞行器的开发提供参考。
摘要:本文介绍了基于管子的模型预测控制(MPC),用于自主铰接式车辆的路径和速度跟踪。这项研究的目标平台是具有不可轴轴的自主铰接式车辆。因此,铰接角和车轮扭矩输入由基于管的MPC确定。所提出的MPC旨在实现两个目标:最大程度地减少跟踪误差并增强对干扰的鲁棒性。此外,自动铰接式车辆的横向稳定性被认为反映了其动态特性。使用局部线性化制定了MPC的车辆模型,以最大程度地减少建模误差。参考状态是使用基于线性二次调节器的虚拟控制器确定的,以提供MPC求解器的最佳参考。通过在噪声注入传感器信号的基础算法的模拟研究中评估了所提出的算法。仿真结果表明,与基础算法相比,所提出的算法达到了最小的路径跟踪误差。此外,提出的算法对多个信号表现出对外部噪声的鲁棒性。