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基于线性时变模型预测控制的自主车辆轨迹跟踪控制器设计与验证

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机械工程学报 2022年第24期58卷 264-274页

作者：庞辉刘楠刘敏豪张风奇西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

随着自动驾驶技术的快速发展,精确的轨迹跟踪已经成为汽车工业和学术领域公认的实现自主车辆运动控制的核心技术之一。为提高自主车辆轨迹跟踪的实时性与准确性,提出一种应用于自主车辆的线性时变模型预测跟踪控制器(Linear time-varyin... 详细信息

随着自动驾驶技术的快速发展,精确的轨迹跟踪已经成为汽车工业和学术领域公认的实现自主车辆运动控制的核心技术之一。为提高自主车辆轨迹跟踪的实时性与准确性,提出一种应用于自主车辆的线性时变模型预测跟踪控制器(Linear time-varying model predictive controller,LTV-MPC)设计方法。根据运动学原理建立某自主无人小车的二自由度运动学模型,其次,基于该模型构建车辆轨迹跟踪系统的误差模型并利用线性参数化理论对其进行离散化,在模型预测控制框架内将该轨迹跟踪控制器的设计转化为一个线性二次规划最优问题。在一个实际搭建的自主车辆试验平台上对所提出控制器的有效性进行不同预设参考路径轨迹下的实车验证,结果表明,该自主车辆能够对所预设的实际参考道路轨迹进行快速、准确的轨迹跟踪控制,且具有较好的行驶稳定性能。

关键词：自主车辆线性时变理论模型预测控制器轨迹跟踪控制

具有升降云台的轨道式巡检机器人控制系统设计

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仪表技术与传感器 2022年第4期 69-74页

作者：范亚南苏冠明王增光张风奇中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所河南洛阳471009

为了满足海上升压站自动化巡检的需求,设计了一种基于STM32的挂轨式巡检机器人控制系统。该系统采用网络节点模式,将控制系统分为行走升降分系统和云台传感分系统。系统采用STM32F4微处理器,集成H桥驱动、电流采样、编码器信号解析、网... 详细信息

为了满足海上升压站自动化巡检的需求,设计了一种基于STM32的挂轨式巡检机器人控制系统。该系统采用网络节点模式,将控制系统分为行走升降分系统和云台传感分系统。系统采用STM32F4微处理器,集成H桥驱动、电流采样、编码器信号解析、网络通信、串行通信等电路完成对挂轨机器人的运动控制和传感器信号处理。采用速度-位置双闭环的控制算法提高机器人定位精度和响应速度,并为上层用户提供运动或位置两种控制模式。为便于控制系统的功能开发,分别设计了电机调试软件和功能测试软件。实验表明设计的系统控制的机器人具有较高的定位精度、响应性和可靠性。

关键词：海上升压站巡检机器人 STM32F4 控制系统电机驱动

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串联混合动力汽车能量管理策略研究

汽车零部件 2022年第S2期 7-13页

作者：张风彦张风奇肖乐华李强崔亚辉铜川职业技术学院陕西铜川727031 西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048 铜川市第一中学陕西铜川727031

本文针对当前混合动力汽车能量管理的恒温器式控制策略和功率跟随式控制策略存在的问题,介绍了基于规则的能量管理策略。首先,依据发动机的负荷特性和电池固有的充放电特性分别为它们选择运行范围,设计实验方案并分析数据;其次,根据工... 详细信息

本文针对当前混合动力汽车能量管理的恒温器式控制策略和功率跟随式控制策略存在的问题,介绍了基于规则的能量管理策略。首先,依据发动机的负荷特性和电池固有的充放电特性分别为它们选择运行范围,设计实验方案并分析数据;其次,根据工程经验和试验数据确定控制规则;最后,根据汽车行驶过程中的功率需求与动力电池荷电状态(SOC)控制发动机、动力电池和电动机的工作。试验结果表明,基于规则的能量管理策略能够高效运行,从而使得整车的效率得以提高。

关键词：混合动力汽车能量管理策略电池荷电状态

基于AT89C52单片机10kV交流耐压试验台的设计

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电源技术 2012年第4期36卷 558-560页

作者：张风奇张风彦车军兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 铜川职业技术学院机电系陕西铜川727000

从硬件和软件方面介绍了10 kV交流耐压试验台的设计。硬件设计中采用了电动调压器,调节输出电压,从而可以方便、准确地实现0～10 kV输出电压的连续可调,调压器与步进电机采用一体式安装,同轴度好,机械连接可靠;软件设计中,利用单片机C... 详细信息

从硬件和软件方面介绍了10 kV交流耐压试验台的设计。硬件设计中采用了电动调压器,调节输出电压,从而可以方便、准确地实现0～10 kV输出电压的连续可调,调压器与步进电机采用一体式安装,同轴度好,机械连接可靠;软件设计中,利用单片机C语言编程实现交流耐压试验台的各项功能,不但满足了功能要求,而且提高了整个系统的抗干扰性能。经现场测试,运行稳定,可靠。

关键词：单片机电动调压器工频耐压试验

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列车被暴雪堵在路上

诗刊 2008年第5期 48-49页

作者：张风奇

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作者：张风奇

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想象的青藏铁路

诗刊 2006年第16期 12-13页

作者：张风奇

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基于深度学习的混合动力汽车预测能量管理

中国公路学报 2020年第8期33卷 1-9页

作者：韩少剑张风奇任延飞席军强北京理工大学机械与车辆学院北京100081 西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

为了优化混合动力汽车的能量动态分配过程,提升混合动力汽车的燃油经济性和动力电池荷电状态(SOC)平衡性,提高混合动力汽车能量管理策略的鲁棒性,以等效燃油消耗最小化策略为基础,结合对车辆未来行驶工况的预测研究,分析车辆未来行驶需... 详细信息

为了优化混合动力汽车的能量动态分配过程,提升混合动力汽车的燃油经济性和动力电池荷电状态(SOC)平衡性,提高混合动力汽车能量管理策略的鲁棒性,以等效燃油消耗最小化策略为基础,结合对车辆未来行驶工况的预测研究,分析车辆未来行驶需求能量的变化,制定相应的动态调整策略。基于车联网通信技术,实时采集车辆的运行状态信息和交通信息,作为车辆未来工况预测模型的输入变量。以数据驱动为特征,基于混合深度学习建立工况预测模型。利用STL分解算法对各输入变量进行周期性、趋势性等特征分解,并对各输入变量的特征分量,使用混合深度学习网络从数据局部特征及时间维度依赖特征来深度挖掘目标车辆车速与外部信息及历史数据的关系,进而对车辆未来的行驶工况进行预测。利用预测的工况信息,分析车辆未来行驶需求能量的变化,应用于自适应等效消耗最小化策略等效因子的实时动态调整,从而实现对车辆的优化控制,并通过与传统自适应等效消耗最小化策略进行对比,验证该方法的有效性。研究结果表明:基于混合深度学习的工况预测模型预测精度比BP网络预测模型高44.72%;利用精确的预测工况信息预测能量管理,可以实时动态调整发动机和电机的功率输出,降低油耗并维持电池SOC平衡。

关键词：汽车工程混合动力汽车深度学习等效消耗最小策略工况预测

混合动力汽车模型预测能量管理研究现状与展望

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机械工程学报 2019年第10期55卷 86-108页

作者：张风奇胡晓松许康辉唐小林崔亚辉西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

能量管理策略是混合动力汽车的核心技术,其直接决定了整车燃油经济性、动力性及驾驶性。然而,实际工况的不确定性和扰动性极大地增加了能量管理算法的设计难度。为此,开发高效、适应性强的能量管理算法至关重要。模型预测能量管理由于... 详细信息

能量管理策略是混合动力汽车的核心技术,其直接决定了整车燃油经济性、动力性及驾驶性。然而,实际工况的不确定性和扰动性极大地增加了能量管理算法的设计难度。为此,开发高效、适应性强的能量管理算法至关重要。模型预测能量管理由于具有滚动优化、反馈校正等优点,可减少未来工况扰动对优化性能的影响,提升工况适应性和整车经济性。重点阐述基于模型预测控制的混合动力汽车能量管理策略的发展状况,并对其基本原理、优势、适用范围进行了综合分析。通过对比分析总结不同控制方法的优缺点,并运用具体算例阐释模型预测能量管理策略的特点。最后从不同角度对预测能量管理的发展方向进行了展望,为先进混合动力汽车能量管理控制器的研发提供一些参考。

关键词：能量管理策略混合动力汽车模型预测控制车联网工况预测