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基于SAC算法的多交叉口交通信号控制研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第1期57卷 105-111页

作者：钱立军宣亮陈健陈晨合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

针对深度Q网络(deep Q-learning network,DQN)算法在解决多交叉口交通信号配时方案由于外部环境变化和内部参数波动导致效果不佳的问题,提出了基于柔性“行动器-评判器”(soft actor-critic,SAC)的交叉口交通信号控制方法,并设计了相应... 详细信息

针对深度Q网络(deep Q-learning network,DQN)算法在解决多交叉口交通信号配时方案由于外部环境变化和内部参数波动导致效果不佳的问题,提出了基于柔性“行动器-评判器”(soft actor-critic,SAC)的交叉口交通信号控制方法,并设计了相应的系统采样策略和回报函数.与原采样策略相比,新采样策略将相邻智能体的策略信息加入到系统状态中,使当前智能体能够得到更多的交叉口交通分布和合作策略信息.与原回报函数相比,新回报函数中引入空间折扣因子,缩小了相邻智能体的观察和回报值,使当前智能体更加关注和改善当前交通状况.随后在此基础上分别应用DQN和SAC算法设计交通信号控制方法.Webster配时法是利用相位流量数据开发的一种基于周期的固定相位长度交通信号方法,与DQN和SAC算法相比,其优化目标是降低交叉口延迟时间,不考虑交叉口排队长度.在城市交通模拟软件(simulation of urban mobility,SUMO)中构建一个时变交通流交通网络,并在其中分别对基于DQN、SAC和Webster配时法的信号配时控制方法进行仿真测试.仿真结果表明:基于SAC算法的交通信号控制方法与基于DQN算法和Webster配时法的交通信号控制方法相比,能够显著减少交叉口排队长度和平均延迟时间,具体来说,车辆平均排队长度分别减少了17.8%和28.2%,平均延迟分别减少了26.8%和36.3%,说明所提出的方法具有更好的控制效果.

关键词：智能交通交通信号控制信号交叉口深度Q网络柔性“行动器-评判器”

基于强化学习的智能车辆路径跟踪变参数MPC多目标控制

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中国公路学报 2024年第3期37卷 157-169页

作者：汪洪波王春阳赵林峰胡延平合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009

为了解决智能车辆在工况变化时跟踪精度下降和稳定性变差的问题,提出基于强化学习的变参数模型预测控制(MPC)算法多目标控制策略,实现智能车辆路径跟踪控制系统的参数自适应整定。基于车辆动力学模型设计其线性时变MPC控制器,获得最优... 详细信息

为了解决智能车辆在工况变化时跟踪精度下降和稳定性变差的问题,提出基于强化学习的变参数模型预测控制(MPC)算法多目标控制策略,实现智能车辆路径跟踪控制系统的参数自适应整定。基于车辆动力学模型设计其线性时变MPC控制器,获得最优前轮转向角和附加横摆力矩。基于Actor-Critic强化学习架构,设计进行控制参数整定的深度确定性策略梯度(DDPG)智能体和双延迟深度确定性策略梯度(TD3)智能体,构造以跟踪精度和稳定性为目标的收益函数,并搭建对接工况和变曲率工况2种典型仿真场景进行算法性能验证,当车辆处于对接工况时,根据路面附着系数的变化及时调整控制器的预测时域和权重矩阵;当车辆处于变曲率工况下时,针对道路曲率变化及时调整控制器的预测时域和权重矩阵。通过MATLAB/SimuLink、CarSim和Python联合仿真分析,将强化学习方法参数整定MPC与固定参数MPC和模糊控制方法参数整定MPC进行对比,结果表明:强化学习方法更能够在保证车辆安全性的前提下,尽可能提高智能车辆在不同路面条件下的路径跟踪精度。在对接工况下,强化学习方法参数整定MPC相较于固定参数MPC和模糊控制方法参数整定MPC,横向偏差平均值分别减少了99.8%和97.6%,前轮转角变化率平均值分别减小了99.7%和77.0%;变曲率工况下,横向偏差平均值分别减少了79.6%和90.8%,前轮转角变化率平均值分别减小了40.6%和2.6%。说明所提出的基于强化学习的智能车辆径跟踪变参数MPC多目标控制能够解决变工况下的路径跟踪的稳定性和跟踪精度控制问题,为复杂场景下的路径跟踪控制提供了一种思路。

关键词：汽车工程路径跟踪模型预测控制强化学习控制参数整定附加横摆力矩控制

基于AHP-TOPSIS法的复方苦参注射液临床合理用药评价标准建立与应用

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辽宁中医杂志 2024年第8期51卷 156-159页

作者：侯环杜子伟查金霞高珊珊汝婷婷吴新安石明伟合肥京东方医院安徽合肥230011

目的建立复方苦参注射液的临床合理用药评价标准,为临床合理应用复方苦参注射液提供参考。方法对该院2023年1月—2023年12月收治的139例使用复方苦参注射液治疗的患者,根据相关资料建立合肥京东方医院复方苦参注射液药物利用评价(drug u... 详细信息

目的建立复方苦参注射液的临床合理用药评价标准,为临床合理应用复方苦参注射液提供参考。方法对该院2023年1月—2023年12月收治的139例使用复方苦参注射液治疗的患者,根据相关资料建立合肥京东方医院复方苦参注射液药物利用评价(drug utilization evaluation,DUE)标准,用药合理性评价与分析以层次分析加权(technique for order preferenceby similarity to an ideal solution,TOPSIS)法进行。结果该院139例病历中,Ci最高为1,最低为0.384,Ci≥80%有71例(51.1%),60%≤Ci<80%有17份(6.25%),Ci<60%有51份(36.7%)。不合理用药问题主要集中在超适应症用药、用法用量不合理、不良反应监测等。结论通过AHP-TOPSIS法建立了复方苦参注射液DUE标准,可用于临床合理用药评价中。

关键词：复方苦参注射液临床合理用药评价标准 AHP-TOPSIS法

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面向人机共驾模式下驾驶人接管过程的视觉转移特性研究

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汽车工程 2024年第5期46卷 795-804页

作者：李梦凡冯忠祥张卫华李靖宇合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230000 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230000

当在L3级自动驾驶系统操作期间,驾驶人无须时刻监管车辆,往往会处于脱离驾驶任务的状态,并可能从事各种与驾驶无关的任务。当自动驾驶系统遇到突发状况并发出接管请求时,驾驶人是否能安全及时地进行人机交互操作并顺利接管车辆是目前L3... 详细信息

当在L3级自动驾驶系统操作期间,驾驶人无须时刻监管车辆,往往会处于脱离驾驶任务的状态,并可能从事各种与驾驶无关的任务。当自动驾驶系统遇到突发状况并发出接管请求时,驾驶人是否能安全及时地进行人机交互操作并顺利接管车辆是目前L3级自动驾驶所面临的重要问题。本文针对驾驶人接管操作过程,根据道路线形的差异性,设计了5种不同道路场景进行L3级自动驾驶接管试验,分析了驾驶人在不同道路场景下的注视熵,构建了驾驶人接管行为的马尔可夫链注视模型,探讨了自动驾驶人机交互过程中驾驶人的视觉转移特性。结果表明,驾驶人在接管操作期间表现出明显的注视行为规律,重点关注道路前方、次任务区域和人机交互区域。随着道路曲率半径的减小,驾驶人的视觉特性呈现出明显的变化,对道路前方和右侧区域的关注增加,而对次任务区域的关注减少。结果可为自动驾驶人机界面的优化研究提供科学依据,从而提高驾驶员接管绩效和驾驶安全。

关键词：自动驾驶人机交互人机接管注视特性马尔可夫链

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引江济淮淠河总干渠渡槽桥概念设计

桥梁建设 2024年第1期54卷 110-116页

作者：杨善红殷亮余振黄浩朱宇安徽省综合交通研究院安徽合肥230088 安徽省交通规划设计研究总院安徽合肥230088 中铁四局设计研究院安徽合肥230088

引江济淮淠河总干渠渡槽桥是安徽省1号工程引江济淮河道上的一座通水、通航桥梁,桥上水体重量约4万吨,且旱、涝水位变幅极大,属于超量级可变重载。针对该桥竖向刚度和竖向位移、开口断面抗扭能力以及先建后挖的边坡稳定和基础变位等难... 详细信息

引江济淮淠河总干渠渡槽桥是安徽省1号工程引江济淮河道上的一座通水、通航桥梁,桥上水体重量约4万吨,且旱、涝水位变幅极大,属于超量级可变重载。针对该桥竖向刚度和竖向位移、开口断面抗扭能力以及先建后挖的边坡稳定和基础变位等难以控制的问题进行概念设计。该桥采用左右分幅、上桁下拱的结构方案,有效控制了下挠和上拱值,较好地解决了竖向刚度和竖向位移变幅问题;采用上开下合布置形式,梁式U形槽下设置2个拱片+M形横联,有效控制了侧倾和压弯下挠,解决了U形槽的横向变形和扭转问题;采用外桁内波布置,创造性地采用了一种波形板槽壁,通过叶摆式支撑板连接在桁架桥上,解决了水槽与桥体传递力线、水凉钢热的温差效应、水体与桥槽的流固耦合等问题,并采用水工试验等验证了结构的减振作用;采用分阶段的土体开挖施工方案,形成时间差,解决了先建后挖的边坡稳定和基础变位问题;设置分流岛结构、观景平台和监控景观塔,解决了大体量桥体景观设计问题。充水试验结果表明桥梁结构状态良好。

关键词：梁拱组合结构渡槽桥超量级可变重载波形板概念设计景观设计桥梁施工充水试验

精密铸铝件一体化设计及在车身轻量化中的应用

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汽车工程 2024年第1期46卷 179-186页

作者：谷先广陈红林俞陆新张代胜合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230051

铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计;其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本... 详细信息

铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计;其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本、研制周期,较原钢制件大幅度降低;最后对加装一体化精密铸铝件的白车身进行刚度与模态的有限元仿真分析及台架试验。结果表明,一体化设计后,前副车架及仪表板横梁分别轻量36.6%、30.8%,同时白车身性能均满足设计要求。

关键词：精密铸造一体化设计轻量化仿真分析台架试验

基于轨迹预测安全边界的智能汽车换道避撞系统

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机械工程学报 2024年第10期60卷 317-328页

作者：谈东奎胡港君朱波胡旭东姚明尧合肥工业大学汽车工程技术研究院合肥230009 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

轨迹预测的不确定性会引发汽车换道避撞系统的预期功能安全(Safety of the intended functionality,SOTIF)风险,为此提出一种基于轨迹预测安全边界的智能汽车换道避撞控制方法。针对前方车辆紧急切入工况,首先利用切比雪夫区间分析方法... 详细信息

轨迹预测的不确定性会引发汽车换道避撞系统的预期功能安全(Safety of the intended functionality,SOTIF)风险,为此提出一种基于轨迹预测安全边界的智能汽车换道避撞控制方法。针对前方车辆紧急切入工况,首先利用切比雪夫区间分析方法量化前车切入轨迹的不确定性,推导轨迹预测安全边界的计算公式。然后据此进行自车换道碰撞危险分析,决策出换道避撞过程中自车的换道安全边界。接着以换道安全边界为约束,应用基于Tube的鲁棒模型预测控制(Tube-basedrobustmodel predictive control,Tube-RMPC)方法设计换道控制器,实现自车主动换道避撞控制。最后在Carsim与Simulink联合平台上开展仿真试验,比较此系统与没有考虑预测不确定性的换道避撞系统的安全性,并在硬件在环仿真台架上进行验证。结果表明,求解出的轨迹预测安全边界能有效包络前车切入轨迹的不确定性,基于轨迹预测安全边界的控制方法显著提升换道避撞系统的预期功能安全性能。

关键词：轨迹预测不确定性预期功能安全换道避撞系统安全边界区间分析

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铸铝一体化车门的多目标可靠性优化设计

工程设计学报 2024年第2期31卷 188-200页

作者：吴勃夫吴姚烨贝璟吴宗扬孙亮合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009

为提升车门的轻量化水平与性能,采用“材料—结构—性能”一体化集成方法设计铸铝一体化车门。基于构建的铸铝一体化车门有限元模型,以车门的厚度为设计变量,采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络近似模型和二阶响应面近... 详细信息

为提升车门的轻量化水平与性能,采用“材料—结构—性能”一体化集成方法设计铸铝一体化车门。基于构建的铸铝一体化车门有限元模型,以车门的厚度为设计变量,采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络近似模型和二阶响应面近似模型并分别结合二代非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)、多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法以及多岛遗传算法(multi-island genetic algorithm,MIGA)对车门的下沉刚度工况位移、上扭转刚度工况位移、下扭转刚度工况位移、一阶弯曲模态频率、一阶扭转模态频率和质量进行确定性优化设计。在此基础上,考虑材料及加工制造等不确定性因素,对确定性优化解的质量水平进行6Sigma可靠性分析与优化。结果表明,二阶响应面近似模型与MOPSO算法的优化组合方案实现了车门的最佳轻量化,RBF神经网络近似模型与MOPSO算法的优化组合方案实现了车门下沉刚度工况位移的最小化。上述2种组合分别实现了车门轻量化与安全化的设计目标。研究结果可为车身零部件的优化设计提供参考。

关键词：铸铝一体化车门轻量化径向基函数神经网络近似模型二阶响应面近似模型多目标粒子群优化算法 6Sigma可靠性

视觉遮挡条件下儿童过街危险感知类型判定方法

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长安大学学报（自然科学版） 2024年第2期44卷 123-135页

作者：冯忠祥张秀伟储灿辉合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009

为了解儿童在视觉遮挡条件下过街的视觉注意力特征,对儿童的危险感知类型进行划分,招募48名儿童完成危险感知能力测试试验,收集儿童视觉注意力特征等信息,基于危险感知效用量化方法,通过主观危险感知度和情境客观危险度量化儿童危险感... 详细信息

为了解儿童在视觉遮挡条件下过街的视觉注意力特征,对儿童的危险感知类型进行划分,招募48名儿童完成危险感知能力测试试验,收集儿童视觉注意力特征等信息,基于危险感知效用量化方法,通过主观危险感知度和情境客观危险度量化儿童危险感知效用值,借助k-means聚类方法,将儿童在视野遮挡测试情境下的288个危险感知效用值用肘部法、轮廓系数法和戴维斯-波尔丁指数法3种方法确定最佳簇数为3,因此将儿童危险感知类型划分为谨慎型、均衡型和激进型。从儿童视觉注意力特征、人口特征和道路环境特征方面选取危险感知类型特征因素,通过机器学习构建线性判别分析模型(LDA),并与随机森林、k近邻、朴素贝叶斯、BP神经网络和径向基函数神经网络5种常见的分类模型进行效果对比,将70%的数据作为训练集用于模型学习,将30%的数据作为测试集以测试模型,通过模型分类准确度和精确度、召回率、F1分数的宏观平均值比较各模型的分类性能。研究结果表明:LDA模型的分类准确率达到83.91%,模型的泛化能力最佳,最适合儿童过街危险感知判定模型的构建。研究结果对不同危险感知类型的儿童群体差异性进行了阐述,有助于了解儿童的个体差异,有望进一步指导道路安全教育的个性化和定制化发展。

关键词：交通工程儿童试验研究危险感知类型线性判别分析视野遮挡