在整体式车辆稳定性轨迹跟踪控制架构的基础之上,设计了一种引入预瞄曲率信息的自适应预测时域非线性模型预测控制(NMPC).基于预瞄的参考路径曲率点列指导控制维度变化,提升控制器对于路径曲率的动态响应能力;进一步地,引入状态协调优...在整体式车辆稳定性轨迹跟踪控制架构的基础之上,设计了一种引入预瞄曲率信息的自适应预测时域非线性模型预测控制(NMPC).基于预瞄的参考路径曲率点列指导控制维度变化,提升控制器对于路径曲率的动态响应能力;进一步地,引入状态协调优化机制,使控制器显示耦合至上一控制周期的车辆状态空间,有效避免预测时域变化造成的多步优化问题解耦效应,抑制因控制输入突变对轨迹跟踪控制任务的影响.结合两种优化方法,有效改善固定预测时域策略在高曲率轨迹跟踪中因累计误差造成的跟踪精度下降问题.最后,基于MATLAB/Simulink-CarSim联合仿真平台对算法进行了验证.经计算,高速单移线工况下,该方法在侧向偏差均值/峰值、纵向偏差均值/峰值、航向偏差均值/峰值指标中,相较于固定预测时域NMPC同比降低36.17%/15.25%、11.55%/38.58%、6.13%/25.27%;高速双移线工况下,同比降低30.28%/29.77%、25.07%/3.85%、11.02%/2.68%.此外,在高速低附着工况中,该方法仍能保证良好的控制精度及侧向稳定性,其峰值侧向偏差为0.2017 m、峰值纵向偏差为0.9744 km h^(-1)、峰值航向偏差为1.1936°、峰值质心侧偏角为1.9074°.展开更多
作为高铁牵引供电系统的重要组成部分,接触网系统承担着向动车组传输电能的重要功能.实际工程运营表明,受弓网交互产生的持续冲击以及外部环境的影响,接触网支撑部件可能会出现“松、脱、断、裂”等缺陷,导致接触网结构可靠性下降,严重...作为高铁牵引供电系统的重要组成部分,接触网系统承担着向动车组传输电能的重要功能.实际工程运营表明,受弓网交互产生的持续冲击以及外部环境的影响,接触网支撑部件可能会出现“松、脱、断、裂”等缺陷,导致接触网结构可靠性下降,严重影响接触网系统稳定运行.因此,及时精确定位接触网支撑部件(CSCs),对保障高铁安全运行和完善接触网检修维护策略具有重大意义.然而,CSCs的检测通常面临着零部件种类多、尺度差异大、部分零部件微小的问题.针对以上问题,本文提出一种基于多尺度融合金字塔焦点网络的接触网零部件检测算法,将平衡模块和特征金字塔模块相结合,提高对小目标的检测性能.首先,设计了可分离残差金字塔聚合模块(SRPAM),用于优化模型多尺度特征提取能力、扩大感受野,缓解CSCs检测的多尺度问题;其次,设计了一种基于平衡特征金字塔的路径聚合网络(PA-BFPN),用于提升跨层特征融合效率和小目标检测性能.最后,通过对比试验、可视化实验和消融实验证明了所提方法的有效性和优越性.其中,所提的MFPFCOS在CSCs数据集上的检测精度(mAP)能够在达到48.6%的同时,实现30的FLOPs(Floating point operations per second),表明所提方法能够在检测精度和检测速度之间保持良好的平衡.展开更多
文摘在整体式车辆稳定性轨迹跟踪控制架构的基础之上,设计了一种引入预瞄曲率信息的自适应预测时域非线性模型预测控制(NMPC).基于预瞄的参考路径曲率点列指导控制维度变化,提升控制器对于路径曲率的动态响应能力;进一步地,引入状态协调优化机制,使控制器显示耦合至上一控制周期的车辆状态空间,有效避免预测时域变化造成的多步优化问题解耦效应,抑制因控制输入突变对轨迹跟踪控制任务的影响.结合两种优化方法,有效改善固定预测时域策略在高曲率轨迹跟踪中因累计误差造成的跟踪精度下降问题.最后,基于MATLAB/Simulink-CarSim联合仿真平台对算法进行了验证.经计算,高速单移线工况下,该方法在侧向偏差均值/峰值、纵向偏差均值/峰值、航向偏差均值/峰值指标中,相较于固定预测时域NMPC同比降低36.17%/15.25%、11.55%/38.58%、6.13%/25.27%;高速双移线工况下,同比降低30.28%/29.77%、25.07%/3.85%、11.02%/2.68%.此外,在高速低附着工况中,该方法仍能保证良好的控制精度及侧向稳定性,其峰值侧向偏差为0.2017 m、峰值纵向偏差为0.9744 km h^(-1)、峰值航向偏差为1.1936°、峰值质心侧偏角为1.9074°.
文摘作为高铁牵引供电系统的重要组成部分,接触网系统承担着向动车组传输电能的重要功能.实际工程运营表明,受弓网交互产生的持续冲击以及外部环境的影响,接触网支撑部件可能会出现“松、脱、断、裂”等缺陷,导致接触网结构可靠性下降,严重影响接触网系统稳定运行.因此,及时精确定位接触网支撑部件(CSCs),对保障高铁安全运行和完善接触网检修维护策略具有重大意义.然而,CSCs的检测通常面临着零部件种类多、尺度差异大、部分零部件微小的问题.针对以上问题,本文提出一种基于多尺度融合金字塔焦点网络的接触网零部件检测算法,将平衡模块和特征金字塔模块相结合,提高对小目标的检测性能.首先,设计了可分离残差金字塔聚合模块(SRPAM),用于优化模型多尺度特征提取能力、扩大感受野,缓解CSCs检测的多尺度问题;其次,设计了一种基于平衡特征金字塔的路径聚合网络(PA-BFPN),用于提升跨层特征融合效率和小目标检测性能.最后,通过对比试验、可视化实验和消融实验证明了所提方法的有效性和优越性.其中,所提的MFPFCOS在CSCs数据集上的检测精度(mAP)能够在达到48.6%的同时,实现30的FLOPs(Floating point operations per second),表明所提方法能够在检测精度和检测速度之间保持良好的平衡.
