汽车阻尼可调半主动悬架混杂模型预测控制

为协调汽车阻尼连续可调半主动悬架舒适性和操稳性之间的矛盾,并考虑减振器阻尼力须满足的非线性约束条件,研究了一种适用于半主动悬架的混杂模型预测控制方法,包括建立半主动悬架单轮车辆模型,提出综合描述舒适性和操稳性的悬架优化控制目标函数及半主动悬架须满足的非线性约束条件。利用混合逻辑动态建模方法描述半主动悬架混杂系统模型,基于模型预测控制理论研究半主动悬架混杂系统的有限时域优化控制问题。为便于问题求解,将非线性约束优化问题转化为包含实值变量和二值变量的混合整数二次规划问题,并借助分支定界算法进行求解。在随机路面和正弦波突起路面进行仿真验证后表明,所提混杂模型预测方法明显优于被动悬架和传统线性二次型调节器算法,能有效提高阻尼可调半主动悬架的综合性能,并在不同的路面输入激励和车速下均能取得较好的控制效果。     

基于约束规划的焊接车间多资源约束调度研究

为求解焊接车间多资源约束调度问题,以最大完工时间最小化为目标,根据该问题特性首先建立了该问题的混合整数规划(MIP)模型,然后提出了求解该问题的约束规划(CP)模型.在该CP模型中,以区间变量和顺序变量为决策变量,使用累计函数建立共用焊机约束以及峰值功率约束.通过使用CPLEX的CP引擎对具体实例进行求解,验证了该模型的可行性和有效性.试验结果表明:在最大完工时间变化不大的情况下,可以有效控制峰值功率.     

模型预测控制器的广义最小方差性能评价

基于滚动时域最小方差性能评价方法和广义最小方差控制原理,提出了可处理约束问题的滚动时域广义最小方差性能评价方法。该性能评价方法既可考虑过程变量的硬约束,同时相对于滚动时域最小方差性能评价方法,又可考虑操纵变量的软约束。基于Wood-Berry精馏塔模型的仿真实例证明了该性能评价方法较滚动时域最小方差性能评价方法具有更高的实际意义,并验证了这种性能评价方法的有效性。     

基于MILP的应用服务器集群能耗与性能实时优化

在节能减排和激烈同行竞争的环境下，应用服务器集群的能耗与性能优化十分迫切.针对已有研究在性能指标和实时性方面的不足，提出一种集群能耗与性能实时优化方案.该方案结合采用线性加权法和主目标法优化集群功率与请求丢弃率这两个目标，将双目标优化转换成一个单目标约束优化.首先基于CPU频率等效连续调整模式下的服务器负载-功率模型，定义很少的变量将集群优化描述成混合整数二次规划问题，然后采用变量拆分和变量转换将其转化成混合整数线性规划（mixed integer linear programming，MILP）问题并引入特殊顺序集约束，最后采用Gurobi优化器求解该MILP.通过对CPU频率调整的进一步优化，大幅度减少了CPU频率的切换.多种场景下的测试表明，该方案的求解时间约在10 ms左右，特殊顺序集约束的引入使求解时间更为稳定，从而能够保证优化的实时进行.     

基于协同仿真技术的车辆非线性平顺性分析

汽车悬架中存在多种非线性因素,采用非线性模型的时域求解可获得更准确的平顺性分析结果. 考虑到单一软件的局限性,本文采用协同仿真技术分析非线性车辆模型的平顺性. 用机械系统软件ADAMS建立汽车多体模型,并用MATLAB/Simulink的S函数建立路面模型、轮胎模型和驾驶员模型. 以随机生成的路面不平度数据为输入,在Simulink环境下建立协同仿真模型并完成车辆非线性模型的时域求解. 给出了平顺性协同仿真算例,并根据响应量时间历程数据计算了簧载质量加权加速度均方根值和车轮动载均方根值. 平顺性分析结果表明该协同仿真方法合理、可靠,满足非线性车辆模型的平顺性时域分析需要.     

水库群水电站短期调度的整数规划方法

针对水库群水电站短期调度问题,在综合考虑非线性水电转换关系、机组最小开关机时间、水流延时、库容及河道容量约束等众多因素的情况下,建立了一种混合整数规划调度模型.引入了最小开关机时间约束,以限制机组频繁启停.对非线性水电转换关系采用分段线性化方法,通过引入辅助整数变量将模型转换为线性混合整数规划问题,在此基础上采用CPLEX优化软件包求解.对包含3个水库12台机组的一个模拟系统的测试结果表明,所建模型及相关的线性化方法能灵活处理水库群水电站短期调度中的多种复杂因素.     

解二次背包问题的一个线性化方法

讨论了二次背包问题(QKP)的一种线性化方法.利用文献中的相关结论,通过增加变量和线性约束,将(QKP)的二次0-1规划模型等价转化为一个线性混合整数规划模型,再利用计算线性混合整数规划的软件(如Ilog-cplex或Lingo)求解,从而解决原问题.对所构造问题实例的计算,验证了求解(QKP)方法的有效性.     

紧急避撞路径规划及其跟踪驾驶员转向模型

针对紧急避撞工况,提出并设计了一种紧急避撞路径规划方法和路径跟踪反馈预瞄驾驶员模型。首先,提出了一种基于Sigmoid曲线与物理约束的避撞路径规划方法,并建立融合最优曲率预瞄与闭环反馈转向修正的驾驶员模型以对所规划路径实现快速和精确跟踪。之后,搭建了CarSim+Simulink离线联合仿真平台,对避撞路径规划和路径跟踪反馈预瞄驾驶员模型的有效性进行了验证。最后,基于自主改装的试验车辆,进行实车试验以验证所提出的路径规划方法及驾驶员模型的可行性与实时性。仿真及实车试验结果均表明,所规划的避撞路径和驾驶员模型可以控制车辆快速、安全地避让障碍物。     

紧急避让路径跟踪自抗扰控制

自动紧急避让作为一种辅助驾驶系统,能够提高汽车行驶的安全性.为了提高不同质量参数、不同轴距车辆路径跟踪性能,以二自由度车辆模型为基础,设计二阶自抗扰控制器.车辆模型参数变化可以通过三阶扩张状态观测器进行观测和补偿.针对避让过程存在侧向加速度过大或产生阶跃、曲率不连续问题,引入三次B样条曲线对避让路径进行再规划.采用软件Carsim与Simulink联合仿真方法进行控制器性能验证.仿真结果表明,基于自抗扰方法设计的紧急避让路径跟踪控制器能够保证不同车型车辆很好地跟踪规划的轨迹,保证车辆稳定性.     

基于代理模型的汽车乘员约束系统性能优化

针对汽车碰撞乘员约束系统优化设计中多参数和非线性问题,提出了基于径向基函数代理模型的优化设计方法,通过LS-DYNA分析软件建立正面碰撞乘员约束系统的仿真模型并对其进行验证.基于该模型选取对响应影响较大的设计变量作为优化变量,在LS-OPT中选择径向基函数构建代理模型,采用空间填充试验方法进行试验设计,运用自适应模拟退火算法进行优化求解.优化结果表明:人体综合损伤WIC值相比初始设计值降低了28.2%,实现了对设计目标的优化.     

线性离散零和问题的改进滚动时域控制

提出一种改进的滚动时域控制算法来解决离散线性时不变系统的零和问题.与普通滚动时域控制不同的是,每一步中性能指标的终端权值矩阵将随着运算的进行不断更新,这等价于延长了时域长度.严格证明了该算法得到的控制律将收敛到无限零和问题的解,同时保证了闭环系统的一致最终指数稳定性,而不需要对终端状态、时域长度及终端性能指标施加额外的约束.最后仿真例子说明了该算法的有效性.     

具有混合约束的多变量系统的优化控制

给出了多变量预测控制的算法描述 ,解决了工业生产中存在的混合约束问题。并运用协调优化的原则对带有硬约束的操作变量进行了协调。当找不到满足所有约束条件的可行解时 ,对被控变量进行约束软化处理。采取线性和二次型相结合的惩罚函数 ,对预测时域上每个时刻的激活值进行惩罚 ,不仅可以保证可行解的存在 ,而且改进了控制系统的性能。理论分析证明 ,该算法能够保证闭环系统的稳定性 ,并具有较强的鲁棒性。仿真结果也证实了算法的有效性。     

基于可靠性的随机交通网络约束最优路径问题

为了仿真交通网络中资源约束条件下的路径选择行为,建立了随机交通网络约束最优路径问题数学模型并进行求解.采用期望-方差为路径目标函数,将约束最优路径问题建模为混合非线性整数约束优化问题,构造基于线性规划的分支定界算法以求解该问题.针对Sioux Falls网络展开数值试验,将无资源约束和不同资源约束条件下的交通网络最优路径计算结果进行比较分析.试验结果表明:无资源约束和有资源约束条件下交通网络中相同起迄点之间的最优值和最优路径是不同的;在不同资源上限的约束条件下,相同起迄点之间的最优值和最优路径也是不同的,约束上限值与最优值成反比例关系.交通网络中资源约束条件对最优路径的选择具有重大影响.     

具有混合约束的多变量系统的优化控制

给出了多变量预测控制的算法描述,解决了工业生产中存在的混合约束问题。并运用协调优化的原则对带有硬约束的操作变量进行了协调。当找不到满足所有约束条件的可行解时,对被控变量进行约束软化处理。采取线性和二次型组结合的惩罚函数,对预测时域上每个时刻的激活值进行处罚,不仅可以保证可行解的存在,而且改进了控制系统的性能。理论分析证明,该算法能够保证闭环系统的稳定性,并具有较强的鲁棒性。仿真结果也证实了算法的有效性。     

紧急变道工况鲁棒性车辆轨迹跟踪策略

提出一种基于凸多面体方法的鲁棒性静态反馈紧急工况轨迹跟踪策略.使用侧向位移误差和车辆横摆角误差建立车辆轨迹跟踪模型.针对车辆紧急避让中车辆动态特性高度非线性的问题,使用凸多面体方法建立车辆轨迹跟踪的鲁棒性控制策略.通过Matlab和Carsim软件的联合仿真表明,本文的车辆轨迹跟踪策略具有较为良好的性能和鲁棒性.     

遗传算法求解清运车辆路径优化问题

提出一种基于遗传算法的求解清运车队车辆路径优化问题方法.对具有时间约束的路径采用整数编码,并利用AOE网验证其有效性.利用多分组多目标交叉进化方法,对具有不同适应度值的分组个体采用不同交叉算子,提高算法进化速度和搜索范围.仿真结果表明,算法可行有效.     

甩挂运输车辆调度模型及节约算法设计

采用整数规划方法建立了带时间约束的甩挂运输车辆调度模型。由于该问题的复杂性,在实际问题中若采用精确算法往往不能实现求解,因此提出了增加新策略的调整节约算法。仿真结果和实际案例运算表明,该算法是很有效的,比原来的传统运输方式更优,可以满足较大规模的甩挂运输车辆调度问题。     

一类带不连续约束优化问题的研究及应用

带不连续约束的非线性优化问题在描述许多工程、经济管理问题时有着广泛的应用,而对这类问题的求解比较复杂.针对约束含跳跃间断点的优化问题进行研究,首先通过连续延拓来构造连续函数,然后通过引入逻辑变量,建立了此类问题的混合整数优化模型.作为模型的应用,给出了一个计算实例.     

基于伺服约束的无人作战平台跟随避让控制

针对无人作战平台在执行任务时需要跟随某一目标车辆，并护送目标车辆达到指定区域，但又要避免双方驶入自身的最小安全区域的问题，即跟随避让问题，提出了无人作战平台跟随避让控制方法。该文首先基于Udwadia-Kalaba理论的建模方法得到无人作战平台的动力学模型；考虑跟随避让和两者到达目标区域问题，分别建立跟随避让约束和到达约束，将无人作战平台系统的跟随避让问题转化成近似约束跟随问题，并建立约束跟随误差；针对无人作战平台在行驶时受到复杂的动态不确定性干扰的问题，设计自适应鲁棒控制器，利用Lyapunov稳定性理论证明系统误差一致有界和一致最终有界；最后进行数值仿真试验，验证该控制器的有效性。     

一类混杂系统的优化控制

采用基于混合逻辑动态的建模方法,将系统的连续动态过程、逻辑部分和操作约束表示为带有混合整数不等式约束的线性状态方程的形式.在混合逻辑动态建模原理基础上,采用二次型的性能指标,将混杂系统的优化控制问题归结为求解一个混合整数二次规划(mixed integer quadratic pro-gramming,MIQP)问题.最后,针对混杂系统的优化控制问题,作了数值仿真计算.研究结果表明:基于混合逻辑动态模型的优化控制能够满足控制要求,并且进一步说明MIQP方法是解决一类混杂系统优化控制问题有效的且具有发展前景的方法.