汽车列队

汽车列队（共3篇）

汽车列队 篇1

0 引 言

随着汽车横向、纵向自动控制技术以及无线通信网络技术飞跃发展,融合车-车通信、车-路通信、车辆智能控制等技术,构建智能车路系统,结合车路协调控制实现自治汽车列队行驶,成为当前智能交通领域研究的热点之一。

汽车列队行驶是指由若干辆车组成的一列线性车队以较小车间距沿着相同的路径行驶。通过汽车列队控制,可以提高道路车辆密度,增加道路容量;同时,减少了控制对象,简化了交通控制复杂程度,增加了交通的可控性,有效地减缓交通拥堵,增强交通畅通性,及安全性。此外,通过对汽车队列行驶车辆的空气动力学分析与仿真,发现汽车列队行驶可以降低车辆受到的空气阻力,降低车油耗,节约能源[1]。汽车列队行驶是智能车路系统研究的一个重要内容,它主要涉及车辆纵向、横向控制技术、车-路信息交互技术、车队队列控制等。本文就智能车路系统中汽车列队行驶控制技术研究进展进行简要综述。

1 车辆纵向控制

纵向控制是指车速方面的控制,目的是控制车速来保持与前后车及障碍物之间的距离。完整的纵向控制模型包括发动机模型、汽车动力学模型和制动系统模型。纵向控制器的方框图如图1所示:

在车辆纵向控制系统中,传感器、控制器和执行机构是构成该系统的3大要素。实现车辆纵向动力学控制的关键是对车辆纵向动力学系统的控制策略和算法的研究,迄今为止,国内外学者在车辆纵向动力学系统的控制方法方面做了大量的工作。

1.1 PID控制

PID控制是以建立发动机和汽车运动过程的近似线形模型为基础来设计控制器的。曾在早期广泛应用于车辆纵向控制中,但由于PID参数最优一般是基于响应全过程、兼顾动静指标的最佳折衷,而对于过程中某一瞬间而言未必理想,对模型的依赖性较大,又是线性的,所以其动态品质不是很好。

1.2 LQ控制(线性二次最优控制)

LQ控制技术是通过建立系统的线性状态方程式,引入控制的性能指标(如控制目标)和加权系数而成立的。性能指标为相对于状态和输入的一个二次型性能函数,加权系数为二次型矩阵,且都是半正定对称阵。Yi Kyongsu 等将LQ控制用于车辆行驶车间纵向距离控制中[2]。由于是线性方程,故模型较易建立,但其达到的是系统综合性能在某种最优意义下的折中。

1.3 迭代学习控制

迭代学习控制是一种自适应控制方法,由Arimoto等提出,T. Y. Kuc证明它在正定条件下是一致渐渐收敛的 [3] 。其理论是通过多次迭代来修改输入以改善跟踪性能,迭代参数是系统输出误差的导数。国内学者李果针对车辆纵向动力学中存在的严重不确定性,特别是参数在不同速度下其值是不确定的,以及运动载体对控制的实时性要求较高,设计了一种基于用一个反馈误差信号来修改控制输入的新的迭代学习控制方法,它的条件较T. Y. Kuc方法更宽,不要求控制对象满足正定要求 [4] 。

1.4 滑模变结构控制(SMC)

SMC是一种非线性控制方法,最大特点是系统具有极强的鲁棒性,即对被控制对象的模型误差、对象参数的变化、模型中未建的动态过程以及外部干扰都有极佳的不敏感性。Hedrick,Swaroop等学者把它引入到车辆纵向控制中[5]。滑模控制最大的缺陷在于易使控制系统产生抖振,故在汽车纵向动力学系统中用该控制方法时应考虑如何消除抖振现象。

1.5 智能控制方法

传统控制算法是建立在精确数学模型的基础上的,使用传统控制理论来实现车辆纵向控制时,通常的做法是对具有复杂性、非线性、实时性、和不确定性等特点的车辆纵向控制系统进行若干简化后,建立确定性的模型,但这类模型往往与实际系统相去甚远。而智能控制方法不需要很精确的数学模型,且具有较好自适应性、鲁棒性和容错性等优点,对复杂的、非线性、和不确定的系统具有较好的适应性。

2 横向控制技术

横向控制是指控制车辆自动跟踪行车路线,并满足基本的性能要求,包括跟踪精度,对车辆参数和环境变化的适应能力即鲁棒性,以及乘坐舒适性等。但由于车辆和道路参数的变化,以及横向运动固有的非有线性特性,使得控制器的设计往往是一个复杂问题。其控制模型如图2所示:

横向控制有2种基本的设计思路,①通过建立车辆动力学模型或运动学模型,运用自动控制原理来设计的方法;②基于驾驶员模拟的方法。动力学模型中考虑了轮胎的侧偏特性,当车速较高时比较接近车辆的实际运动状况。由于车辆实际载荷、路况等因素的千变万化,该模型中诸如车体转动惯量、轮胎侧偏刚度等参数很难准确测定。运动学模型从车辆平面运动几何关系入手,描述车辆与行车路线间的相对几何位置,可以避免载荷、路况等不确定因素的影响。这类模型往往都不考虑轮胎的侧偏特性, 在纵向速度极低场合中是可以的, 但对于行驶速度较高的车辆而言显然并不适宜, 因为此时轮胎侧偏现象早已非常显著.此外运动学模型中一般不易建立车辆横向运动平稳性指标。标准线性二次控制、滑动模态方法、非线性增益优化方法、预测技术、H∞方法也分别被用于横向控制器的设计。但上述方法要么需要使用精确的数学模型,要么需要确定模型界和参数界,实现起来比较困难,而且所确定的界可能不准确。

驾驶员模拟的方法是研究通过各种方法来模仿驾驶员行为。一般来说,驾驶过程中驾驶员无须考虑载荷、轮胎侧偏刚度等问题,这一点对有效的横向控制方法的设计非常有利。文献[6]通过模拟驾驶员的预瞄行为来实现车辆横向控制,文献[7]介绍了采集实际驾驶过程中车辆数据来训练神经网络建立横向控制器。这类方法中全都暗含了驾驶员操作的先验优越性假设,由于数据采集误差等问题导致先验优越性假设存在一定问题。

模糊控制、神经网路等智能控制方法也被引入车辆的横向控制,取得了很好的效果。寻找简单、准确的车辆运动模型,寻求优秀的、合适的智能控制算法是目前研究的方向。

3 车—路信息交互技术

车-路信息交互是智能车路系统必备条件,也是实现车辆列队行驶的重要基础。它包括车辆内部通信、智能交通系统通信等技术。

3.1 车辆内部通信技术

作为运输主体的汽车,是智能运输系统调节对象,智能运输系统最终实现各种功能必须由汽车内部通信技术设备来提供支持。目前汽车内部通信是通过车载通信网络实现的,而通信协议是关键。车载通信网络可以划分4个不同的领域:①车身控制系统;②动力传动系统;③安全控制系统;④多媒体、导航系统。

3.2 车-路和车-车通信技术

在智能车路系统中车-路和车-车通信主要是通过无线通信技术来实现的。无线通信分为广域通信和短程通信。其中广域通信是实现车-路通信的主要手段,包括卫星通信、FM载波通信以及无线数字公共网络等多种手段。当前最为流行的通信方式是采用无线数字公共网络(GSM/GPRS/CDMA)作为通信介质。近年来,IPv6网络技术在全球受到越来越多的重视,如CVIS计划中,采用无线/移动IPv6网络实现技术车辆和通信中心通信[8]。

车-车主要采用专用短距离无线通信技术。低成本、低功耗和对等通信,是短距离无线通信技术的3个重要特征和优势。目前,几种主流技术包括无线局域网(WLAN)、超宽频UWB)、Zigbee、蓝牙(bluetooth)等[9]。

4 车队队列控制

车辆横向、纵向控制技术是实现车辆列队行驶的基础,车队队列控制则是保障车辆列队行驶的重要一环。

车队控制的目标是在维持较小的车间距的情况下,保证车队稳定、安全、舒适行驶。车队队列控制研究的重点主要集中在车间距控制和车队编组、拆分、换道等操作控制。

4.1 车间距控制

车队间距控制主要指车队纵向车间距控制。目前,有3种间距控制策略,分别为固定车间距、固定车头时距和固定安全系数。固定车间距即车辆之间距离与速度无关,为一固定值。采用固定车间距策略能获得较大交通流量,但需要获得更多信息来维持车队的稳定性,而且算法较为复杂,实现起来较为困难。固定车头时距是指车间距随车辆速度线性变化。采用固定车头时距策略对车队控制相对简单,车队稳定性较好,尽管所获得的交通流量较固定车间距策略小,但仍是目前研究比较广泛的内容之一。固定安全系数可根据情况选择安全标准,其间距通常与速度的平方成正比。

保持车队稳定性一直是车队间距控制研究的重点。车队线性稳定性问题主要是指车间距波动会在车队中放大传播,引起车队震荡;其次是随着车队中车辆数目的增加,车队稳定性减弱。解决这一问题通常的做法是获取更准确、更多信息,用于控制环节或引入先进智能控制方法来改进控制算法。Hsu Chun Fei等[10]人将智能小波神经网络应用到车队控制纵向系统中,仿真结果显示达到了较好的效果。吴丽娟、陈雪波等[11]人将模糊控制应用到车队系统纵向控制中,提高了系统鲁棒性、增强了车队系统的串稳定性。Prabir Barooah等[12]人提出双向离散控制结构,让车队中每辆车获取前后相邻2车的相关信息,并用“失调”策略增强车队线性稳定性。

通过无线网路技术建立车-车通信网络来获取其他车辆的信息是目前为止增加信息量最有效的方法之一,但无线网络很容易受到干扰,影响网络链接的稳定性,从而给车队队列控制带来不确定因素,可能对车队稳定性造成严重影响。因此,研究在失去通信情况下,保持车队稳定驾驶也显得很重要。如,Shahab Sheikholeslam和Charles A.Desoer等人提出了一种在“lead”车与其他车辆失去通信情况下的纵向车队控制,并用仿真进行了验证[13]。

为了保持车队稳定性及高安全性,追求高容错能力的车队队列控制是非常必要性的。

保证在车队控制过程中高容错能力必要条件是能对车辆各种传感器及动作控制器进行错误诊断。Rajesh Rajamani等[14]人设计了一个错误诊断系统,对在自动化公路上列队行驶车辆中所有的传感器、动作控制器进行监测,并判断错误发生,那个传感器或动作控制器上,仿真及实验结果表明了诊断系统的有效性。然而他们却没有提出如何来提高车队队列控制高容错能力。诊断车辆错误,提出具有高容错能力的队列控制算法也是今后发展的一种趋势。

4.2车队编组、拆分、换道等操作控制

车队组合、拆分、换道等操作行为是车队柔性驾驶必不可少的一部分。但由于传感器和无线通信技术还不能保障车队在任何情况下都能获得及时、稳定、可靠的联系;此外,用实车进行车队组合、拆分、换道等试验需要较大规模的安全性、级别很高的基础设施平台,所以目前对于这方面的研究存在一定滞后。

5 前景与展望

总的来说,车辆列队控制技术在近10 a来发展较快。车辆控制技术在智能车路系统中的研究逐渐成熟,无论在车辆横向、纵向自动控制上还是在支持驾驶的信息获取方法上都取得了一定成果,为车辆列队行驶奠定了基础。无线网络技术的快速发展,为实现车-车、车-路信息实时传输和交互提供了技术保障。在此基础上,许多车队控制算法也被提出来。此外,计算机仿真技术的发展和半实物仿真平台不断完善为探索车辆列队控制算法提供了有效技术手段。然而,目前的车辆列队控制水平离实现车辆列队行驶还有较大距离。在单车自动驾驶方面,仍旧需要追求简单、准确的车辆动力学模型,寻找智能高效地控制方法。在信息获取方面,通过改善无线网路不稳定性和延时性、提高传感器精度、寻找高效信息融合方法等来获取实时、准确信息,支持车队驾驶依旧显得非常重要。在车队控制方面,分析车队稳定性条件、探索具有高容错能力的车队控制算法也是未来发展趋势。

体育教学中队列队形练习之思考 篇2

新时期的体育教学是摆在我们每个从事体育教育工作者面前的重要课题。新的课程标准颁布实施之后, 很多人都把注意力指向了“以学生为中心, 充分发挥学生的主体作用”上, 而忽视了体育课堂纪律的重要性。现象之一:认为强调纪律, 就抹杀了学生的个性, 限制了学生的发展。现象之二:认为讲到纪律就与新课标大煞风景。体育与健康公开课、示范课教学过程中, 普遍追求体现课堂的信息多媒体化、多样化, 花哨喧闹、层出不穷, 此类现象更为突出。这两种现象的背后实际上隐藏着很多的问题。强调纪律, 就会抹杀学生的个性, 限制学生的发展吗?在体育与健康示范课教学过程中, 队列队形的变换, 教师无须讲解学生就能心领神会的去自主的进行变换、调整, 而且新颖, 我想这并非一日之功。就拿阅兵式上每个战士每个动作都练了成千上万遍, “没有规矩无以成方圆”。体育课堂教学中如果没有良好的课堂秩序, 别讲提高教学质量了, 就是课堂教学的任务也难以完成。因此我们要重视体育教学中“队列队形练习”潜在的积极向上的教育功能, 尤其不能放松。

体育运动的特殊性, 决定了学生必须以坚强的意志和毅力去克服困难完成各种练习, 而且只有达到一定量和负荷的刺激, 才能真正体会到运动所带来的乐趣。学生在体育课中的个体活动较多, 受情绪影响, 容易表现出各种兴趣和行为。教师所面对的不是一个学生, 而是一个群体, 而学生作为一个普通正常的人来说或多或少都有点惰性。为了能更好的组织体育教学, 贯彻“健康第一”的指导思想。体育课堂教学中的队列队形练习可以很好的规范体育课堂的纪律, 应当引起我们足够的重视。“以学生为中心, 充分发挥学生的主体作用”无可厚非, 但这些应该是建立在良好的课堂教学秩序基础上的。

当前, 在体育教学中, 许多教师从趣味性、多样性、实效性出发, 安排了一些新颖的教学内容。加强了课堂气氛的活跃性, 学生锻炼的积极性更为提高。但在以往的教学大纲里占有一定比例的队列队形的练习, 在实施中却有被“挤掉”的现象, 造成学生的队列队形练习素质下降, 在一定程度上也影响了教学的质量。在看似平常的一些常规训练中, 只要我们体育教师根据新的历史时期的特点, 结合学生实际情况, 在教学中赋予新的内涵, 就能收到事半功倍的效果。学生的队列队形训练就是其中一例, 队列队形是典型的学生常规训练教材, 因为它对培养学生各方面素质具有深远的意义, 应引起体育教师的重视。

一、队列队形练习的意义

1. 促进学生身体正常发育

站立, 是发展人体美的基础;行走, 则是人体运动美的起点。青年正处在长身体的时期, 可塑性很强, 队列练习和队形练习, 其主要功能是使人体体态端正, 动作准确, 反应迅速, 姿态优美。通过队列队形练习, 能帮助学生形成正确的身体姿势, 促进学生身体的正常发育和形成正确的身体姿势, 培养动作的节奏感、韵律感和协同一致的集体活动能力, 集中学生的注意力, 调节学生情绪和提高学生兴奋性等诸多方面, 都具有十分重要的作用。

2. 培养学生的组织性、纪律性

在队列队形的练习中, 学生根据教师的“口令”做规定的动作, 并使自己的行动和集体协调一致。这就要求学生具有集体的组织观念和较强的纪律性。严格要求的队列队形练习, 养成“团结、紧张、严肃、活泼”的优良作风, 能培养学生的组织性、纪律性和集体主义的精神。

3. 提高教学基本素养, 促进“实践性知识”生成

队列队形教学中, 教师应具备示范、使用正确的术语与口令、采用有效多样的教法手段等基本功。体育教师在实践中进一步掌握了讲解与示范相结合、分解与完整相结合、发挥小干部的作用等“实践性知识”。与此同时, 教师在实践中认识到应遵循教学规律和现代教育理念, 根据《体育与健康》课程标准, 很好地融合传统队列队形教学和现代教学要求, 充分发挥学生的积极性, 使队列队形教学既达到集中注意, 遵守纪律的目的, 又能起到发展学生能力的作用。

4. 是体育教学中必不可少的内容

国外的体育理论家、学者强调指出, 对中小学生的身体姿势教育是体育教学的重要任务之一。哈巴史夫斯克的专家们指出:“挤掉”队列队形练习时间, 这对急剧发育中的儿童、青少年是十分有害的。根据此专家们建议, 在中小学体育教学中, 队列队形练习不应少于课时的五分之一。由此可见, 队列队形练习是体育教学中一个重要环节, 是必不可少的一个方面。

二、队列队形在体育教学中的运用

1. 严密课的组织, 提高时间的利用率

队列队形练习是体育教学的重要环节和基本保证。它象一条线把教学内容串合起来, 使体育课显得有条有理性, 连贯性。在体育教学中, 准备活动、游戏、教学内容的变换运用。针对这种情况, 我们在平时的教学中认真抓好四列横队变成八列、四列横队变成四路纵队、一路纵队变成多路纵队或还原, 四列横队变换成圆形、方形、梯形、半圆形、八字形等练习, 使学生较熟悉这些队形的变换。在今后的教学中, 教师只要发出所需的口令, 学生就能迅速变换队形, 使队伍调动做到省时、合理, 提高了时间的利用率, 相应地增加了学生的练习时间。因此, 队列队形变换运用, 科学合理与否, 直接关系到能合理运用时间, 严密课组织性和完成教学的任务。

2. 调节情绪, 提高学生练习的兴趣

队列队形练习能提高学生练习的兴趣和积极性, 在体育课开始部分, 我们运用队列队形练习中的“有效”、“无效”口令, 或做与口令相反的队列动作和组合口令连续做队列队形动作等练习, 能吸引学生的注意力, 使学生的思想集中到课堂教学中来, 激发学生做操的兴趣, 把队列队形练习与做操相结合。如圆形、半圆形、三角形、方形、八字形、十字形和变方位做操。学生最初站位时, 教师事先在操场上画好圆形, 熟练之后, 可以适当变换队形。这样避免了学生对四列横队做操产生的单调性。学生做操的积极性有了明显提高, 保证了做操的质量, 丰富了准备活动内容, 给准备活动注入了活力, 同时培养了学生的思维和应变能力。队列队形练习与教材内容相结合, 使教材内容所安排的练习变得丰富多彩。如在耐久跑教学中学生普遍感到单调和害怕, 改变在跑道上跑的单调性。在教学中运用的分队到并队、列队到合队跑、对角线绕场跑、8字形追逐跑和开口螺旋跑、蛇形跑等形式, 这样使耐久跑变得多样性、趣味性, 学生跑的积极性明显提高, 成绩有了显著进步, 也活跃了课堂气氛, 提高了学生练习的积极性。

3. 便于教学、提高教学效果

体育教师根据教材内容的特点和学校器材数量, 学生的人数等情况, 在体育课中合理安排所需的教学队形。不但便于教学, 而且能提高教学的效果。如我们在篮球教学中, 常用学生排成方队或直线队等形式, 这样队列不但提高了学生练习的次数, 也使在体育教学中的练习起到安全作用。

三、做好队列队形练习的几个环节

1. 开学集中训练、重点抓

开学初学生经过一个假期, 思想和纪律较松散, 可以利用这段时间专门进行训练, 练习性有便于教师观察学生练习的情况和学生之间互相观察。有利于学生动作技术的掌握, 同时为教师的讲解示范创造了良好的条件。所以教师平时上课时应重视教学中所安排的队列队形, 这对提高教学的质量起着积极有效的编排队形。让学生明确本学期的队列队形教学内容和秩序, 有利于以后教学工作的顺利进行。

2. 体育教学中, 课课抓

每节体育课的开始时, 安排一定时间进行队列队形练习, 集中学生的注意力, 内容上做到“精”, 形式上突出“新”, 对于难的练习可连续出现或阶段复习, 使其动作逐渐正确、熟练、规范。

3. 通过比赛, 层层抓

为了进一步开展好队列队形练习, 我们可以在班级间、年级间全校性开展队列队形比赛, 提高学生队列队形练习的素质。

4. 阳光活动, 针对抓

对队列队形练习较差班级, 利用课外活动教师重点辅导。同时在班主任的协助下, 体育委员负责下, 让学生轮流喊口令进行队列队形练习, 不但培养学生的组织能力, 而且提高了学生对队列队形练习的兴趣。

汽车列队 篇3

2016年5月5日, 江苏泗洪洪泽湖农场展开了一场别开生面的农机演示会。这是爱科首个在国内市场举行的“全套拖拉机设备”演示会, 从实力强劲的明星产品麦赛福格森大功率拖拉机到常州新工厂生产的“全球系列”中功率拖拉机的全套动力机械悉数登场, 并牵引多种农机具作业演示, 内容丰富, 气势恢宏。展示会针对苏皖地区用户, 特别介绍了爱科中国及其拖拉机在该地区的优势, 现场约200多位用户反响热烈, 兴致盎然, 活动之后达成多笔订单意向。

此次活动, 用户得以一观爱科全方位动力机械, 各功率段拖拉机各耍刀枪——大功率拖拉机MF2204配备雷肯驱动钯, 效果震撼;“全球系列”S1204中功率拖拉机配五铧犁在重黏土情况下作业, 引人赞叹;MF1204中功率拖拉机配导航开沟, 展现高科技含量, 广受肯定。

洪泽湖农场是爱科中南区2015年最大的单体用户之一, 同年购入2台大功率拖拉机MF2204及13台中功率拖拉机MF1204。目前, 该农场又签订了2台大功率拖拉机MF2204的购机合同。此次演示会以点带面, 全面宣传了爱科麦赛福格森全系列拖拉机产品, 进一步提升了爱科在苏皖农场系统中的知名度及美誉度。爱科亦将此作为动力, 继续为苏皖地区用户提供高科技、高效率和全程机械化作业产品, 因地制宜满足用户不同的作业需求。