安全主动控制范文

安全主动控制范文（精选12篇）

安全主动控制 第1篇

1 汽车主动安全避撞技术

汽车主动安全避撞技术作为最为成熟的主动安全技术, 可以自动检测可能与汽车产生碰撞的车辆、行人等障碍物, 并及时发出报警措施。其组成包括车用测距传感器、气节门位置传感器、路况检测传感器等。

1.1 行车信息感知以及处理

行车信息感知以及处理主要基于汽车上各种传感器, 包括车用测距传感器、气节门位置传感器等, 对车辆的运行进行实时监测, 并对必要信息进行处理, 进而获得可靠、有效以及准确的形成数据。对于汽车主动安全避撞控制系统所包含的车间距离测量传感器, 属于主动避撞系统所独有的。目前, 国内外对于汽车纵向主动安全控制方式的研究, 主要集中在对车间距离测量传感器的研究和对测量信息的处理方面。

依据实现方式的不同, 可将车间距离传感器分为2种, 即以机器视觉为实现方式的车间距离测量研究;以车载雷达系统为实现模式的车间距离测量研究。其中前者主要基于视觉信号, 获得车间的距离值, 其中视觉信号具有以下优势, 即探测范围极宽、目标信息的完整性较好等, 尤其是基于道路以及分道线的探测, 具有不可比拟的优越性, 但此种模式存在极大的缺陷, 表现在运算量巨大, 对数据测量的实时性较低;摄像头影响极大, 且对于车间距离的测量, 精度极低。

以车载雷达系统作为实现方式的车间距离测量, 主要利用微波以及激光雷达的方式, 经过处理雷达信号, 获得所需的车间距离以及相对速度等。同以机器视觉为实现方式的车间距离相比, 雷达测量具有好的实时性、准确性, 这使得国内外很多研究人员选择器作为车辆距离获得的主要模式。通过介质的区别, 可将其分为激光雷达以及微波雷达2种, 其中同激光雷达相比, 微波雷达的运行更加可靠, 更不易受外界环境的干扰, 但此种模式具有极高的成本以及结构极其复杂。

通过雷达获得的车辆运动信息, 基于测量原理的限制, 所获得的目标信息含有很多测量噪声, 因此, 需要进行处理。目前采用最多的处理方式为卡尔曼滤波原理, 但从原理分析, 如果车辆相对于自车来讲, 具有恒定的相对速度或者是相对加速度, 则采用卡尔曼滤波可以得到准确实时的车辆信息。但在实际中, 汽车的速度以及加速度会经常发生变化, 采用卡尔曼滤波则难以获得准确、实时的车辆信息。因此, 在基于汽车纵向主动安全的应用中, 要注意。

1.2 行车的安全判断

汽车纵向安全距离模型分为前向与后向2部分, 其中两者之间的判断存在极大差别, 因此, 要分别考虑前向模型与后向模型2种。如图1所示, 为汽车以及其他车辆之间的相对位置形势图。

其中C1以及C2分别表示同向行驶的两辆车, T时刻, 两车之间距离为S, 两车之间的相对行驶关系如表1所示。

1.2.1 前向的安全距离模型

基于前向的安全距离模型主要包括2种警戒方式, 即一般提醒报警以及紧急危险报警。

汽车在制动停止后, 两汽车之间应保持一个相对安全的距离ds, 这一间距的选取要合理, 否则会影响系统的虚警率, 目前, 国内外相关资料定义的相对安全距离为2m~5m, 为进一步加强虚警率的降低, 同时还可以确保汽车的安全, 在基于汽车的前向安全距离模型中, 一般选取ds=2m。

对于汽车, 其在运动过程中, 本身的车速1V可以通过车载速度传感器获得, 两车的相对速度VC12可以通过公式 (1) 表示:

其中:

1L为t1时刻获得的两车之间的距离;2L为t2时刻获得的两车之间的距离;∆T为两时刻之间的时间间隔。那么, 汽车向前行驶的速度可近似为:

那么, 对于提醒报警的距离公式, 为:

其中, dw表示一般的提醒报警距离;db表示紧急危险情况下的报警距离。

1.2.2 后向的安全距离模型

汽车追尾事故的发生一般会引起连环反应, 为了保证汽车在行驶当中具有足够的安全, 则需要研究汽车的后向安全距离模型。当汽车在紧急制动条件下, 后方车辆还处于加速条件, 这种情况极其危险。本文基于后向的安全距离模型构建, 主要基于2种状态, 即:车辆相对速度为负值条件, 汽车的危险系数极低, 此时不报警;两车相对速度为正, 极易发生危险, 应进行安全报警。

同前向安全距离相同, 两汽车之间应保持一个相对安全的距离d0=ds=2m。如果两汽车不碰撞, 则需要满足条件:d≥S2-S1+d0。

其中:

2 结论

随着汽车纵向主动控制系统的日趋复杂以及要求的越来越高, 基于现代信息技术、传感技术作为基础的汽车纵向主动安全控制技术的要求越来越高, 在车辆行驶过程中, 对汽车纵向主动安全控制的人性化要求越来越强。在此基础上, 对基于汽车纵向主动安全的控制方式研究具有极强的现实意义。本文基于汽车纵向主动安全的控制方式——汽车主动安全避撞系统的相关概念, 在此基础上, 分析了其在汽车信息感知、处理以及安全判断等的作用。希望通过本文分析, 为相关领域进行汽车安全研究提供借鉴。

参考文献

[1]王建强, 刘刚, 李克强, 等.复杂路况下汽车主动避撞报警技术研究[J].公路交通科技, 2005, 22 (4) :132-135.

[2]赵政春, 陆绮荣, 蒋冬初.汽车障碍物检测系统的设计[J].计算机测量与控制, 2007, 15 (4) :432-434.

汽车主动安全和被动安全 第2篇

汽车安全之主动安全设备篇

盘式制动器

盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动，制‘动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧，分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。

盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，以加速通风散热和提高制动效率。

防抱死制动系统(ABS)

ABS是Anti-lockBrakingSystem缩写。世界上最早的ABS系统是首先在飞机上应用的，后来又成为高级轿车的标准配备，现在则大多数轿车都装有ABS。众所周知，刹车时不能一脚踩死，而应分步刹车，一踩一松，直至汽车停下，但遇到急刹时，常需要汽车紧急停下来，很想一脚到

底就把汽车停下，这时由于车轮容易发生抱死不转动，从而使汽车发生危险工况，比如前轮抱死引起汽车失去转弯能力，后轮抱死容易发生甩尾事故等等。安装ABS就是为解决刹车时车轮抱死这个问题的，装有ABS的汽车，能有效控制车轮保持在转动状态而不会抱死不转，从而大大提高了刹车时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。ABS是通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器等不断检测各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率(由滑移率来了解汽车车轮是否已抱死)，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，命令执行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于理想的制动状态。因此，ABS装置能够使车轮始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动，而不会抱死，达到提高制动效能的目的。

电子制动力分配系统(EBD)

EBD能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。EBD用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的摩擦力数值，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，从而保证车辆的平稳、安全。

牵引力控制系统(TCS)

TCS又称循迹控制系统。汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑，甚至使方向失控。同样，汽车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。T<蹯÷就是针对此问题而设计的。TCS依靠电子传感器探测到从动轮速度低于驱动轮时(这是；打滑的特征)，就会发出一个信号，调节点火时间、减小气门开度、减小油门、降挡或制动车轮，从而使车轮不再打滑。TCS可以提高汽车行驶稳定性，提高加速性，提高爬坡能力。原采只是豪华轿车上才安装TCS，现在许多普通轿车上也有。TCS如果和ABS相互配合使用，将进一步增强汽车的安全性能。TCS和ABS可共用车轴上的轮速传感器，并与行车电脑连接，不断监视各轮转速，当在低速发现打滑时，TCS会立刻通知ABS动作来减低此车轮的打滑。若在高速发现打滑时，TCS立即向行车电脑发出指令，指挥发动机降速或变速器降挡，使打滑车轮不再打滑，防止车辆失控甩尾。

电子稳定装置(ESP)

电子稳定装置(ElectronicStablityProgram，简称ESP)是由奔驰汽车公司首先应用在它的A级车上的。ESP实际上是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。

智能空调

智能空调系统能根据外界气候条件，按照预先设定的指标对安装在车内的温度、湿度、空气清洁度传感器所传来的信号进行分析、判断、及时自动打开制冷、加热、去湿及空气净化等功能。在先进的安全汽车中，其空调系统还与其他系统(如驾驶员打瞌睡警报系统)相结合，当发现司机精神不集中、有打瞌睡迹象时，空调能自动散发出使人清醒的香气。

智能钥匙

奔驰CLK双门轿车已采用了智能钥匙，这种智能钥匙能发射出红外线信号，既可打开一个或两个车门、行李箱和燃油加注孔盖，也可以操纵汽车的车窗和天窗，更先进的智能钥匙则像一张信用卡，当司机触到门把手时，中央锁控制系统

便开始工作，并发射一种无线查询信号，智能钥匙卡作出正确反应后，车锁使自动打开。只有当中央处理器感知钥匙卡在汽车内时，发动机才会启动。

防眩目后视镜

防眩目后视镜一般安装在车厢内，它由一面特殊镜子和两个光敏二极管及电子控制器组成，电子控制器接收光敏二极管送来的前射光和后射光信号。如果照射灯光照射在车内后视镜上，如后面灯光大于前面灯光，电子控制器将输出一个电压到导电层上。导电层上的这个电压改变镜面电化层颜色，电压越高，电化层颜色越深，此时即使再强的照射光照到后视镜上，经防眩目车内后视镜反射到驾驶员眼睛上则显示暗光，不会耀眼。镜面电化层使反射i11根据后方光线的入射强度，自动持续变化以防止眩目。当车辆倒车时，防眩目车内后视镜防眩功能被解除，右外后视镜自动照射地面。

高位制动灯

一般的制动灯(刹车灯)是装在车尾两边，当驾车人踩下制动踏板时，制动灯即亮起，并发出红色光，提醒后面的车辆注意，不要追尾。当驾车人松开制动踏板时制动灯即熄灭。高位制动灯也称为第三制动灯，它一般装在车尾上部，以便后方车辆能及早发现前方车辆而实施制动，防止发生汽车追尾事故。由于汽车已有左右两个制动灯，因此人们习惯上也把装在车尾上部的高位制动灯称为第三制动灯。

雨量传感器

雨量传感器暗藏在前风挡玻璃后面，它能根据落在玻璃上雨水量的大小来调整雨刷的动作，因而大大减少了开车人的烦恼。

雨量传感器不是以几个有限的挡位来变换雨刷的动作速度，而是对雨刷的动作速度做无级调节。它有一个被称为LED的发光二级管负责发送远红外线，当玻璃表面干燥时，光线几乎是100%地被反射回来，这样光电二级管就能接收到很多的反射光线。玻璃上的雨水越多，反射回来的光线就越少，其结果是雨刷动作越快。

汽车安全之被动安全设备篇

侧门防撞杆

众所周知，当汽车受到侧面撞击时，车门很容易受到冲击而变形，从而直接伤害到车内乘员。为了提高汽车的安全性能，不少汽车公司就在汽车两侧门夹层中间放置一两根非常坚固的钢梁，这就是常说的侧门防撞杆。防撞杆的防撞作用是：当侧门受到撞击对，坚固的防撞杆能大大减轻侧门的变形程度，从而能减少汽车撞击对车内乘员的伤害。

安全车身

为了减轻汽车碰撞时乘员的伤亡，在设计车身时着重加固乘客舱部分，削弱汽车头部和尾部。当汽车碰撞时，头部或尾部被压扁变形并同时吸收碰撞能量，而客舱不产生变形以便保证乘员安全。

安全玻璃

安全玻璃有两种钢化玻璃与夹层玻璃。钢化玻璃是在玻璃处于炽热状态下使之迅速冷却而产生预应力的强度较高的玻璃，钢化玻璃破碎时分裂成许多无锐边的小块，不易伤人。夹层玻璃共有3层，中间层韧性强并有粘合作用，被撞击破坏时内层和外层仍粘附在中间层上，不易伤人。汽车用的夹层玻璃，中间层加厚一倍，有较好的安全性而被广泛采用。

预紧式安全带

预紧式安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间，乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带，立即将乘员紧紧地绑在座椅上，然后锁止织带防止乘员身体前倾，有效保护乘员的安全。预紧式安全带中起主要作用的卷收器与普通安全带不同，除了普通卷收器的收放织带功能外，还具有当车速发生急剧变化时，能够在0.1s左右加强对乘员的约束力，因此它还有控制装置和预拉紧装置。

控制装置分有两种：一种是电子式控制装置，另一种是机械式控制装置。预拉紧装置则有多种形式，常见的预拉紧装置是一种爆燃式的，由气体引发剂、气体发生剂、导管、活塞、绳索和驱动轮组成。当汽车受到碰撞时预拉紧装置受到激发后，密封导管内底部的气体引发剂立即自燃，引爆同一密封导管内的气体发生剂，气体发生剂立即产生大量气体膨胀，迫使活塞向上移动拉动绳索，绳索带动驱动轮旋转号驱动轮使卷收器卷筒转动，织带被卷在卷筒上，使织带被回拉。最后，卷收器会紧急锁止织带，固定乘员身体，防止身体前倾避免与方向盘、仪表板和玻璃窗相碰撞。

安全气囊(SRS)

安全气囊是现代轿车上引人注目的高技术装置。安装了安全气囊装置的轿车方向盘，平常与普通方向盘没有什么区别，但一旦车前端发生了强烈的碰撞，安全气囊就会瞬间从方向盘内“蹦”出来，垫在方向盘与驾驶者之间，防止驾驶者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。安全气囊面世以来，已经挽救了许多人的性命。研究表明，有气囊装置的轿车发生正面撞车，驾驶者的死亡率，大轿车降低了30%，中型轿车降低11%，小型轿车降低14%。

安全气囊主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀，气囊容量约在(50-90)L。同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤。安全气囊所用的气体多是氮气或一氧化碳。除了驾驶员侧有安全气囊外，有些轿车前排也安装了乘客用的安全气囊(即双安

全气囊规格)，乘客用的与驾车者用的相似，只是气囊的体积要大些，所需的气体也多一些而已。另外，有些轿车还在座位侧面靠门一侧安装了侧面安全气囊。

智能安全气囊

智能安全气囊就是在普通型的基础上增加传感器，以探测出座椅上的乘员是儿童还是成年人，他们系好的安全带以及所处的位置是怎样的高度?通过采集这些数据，由电子计算机软件分析和处理控制安全气囊的膨胀，使其发挥最佳作用，避免安全气囊出现无必要的膨胀，从而极大地提高其安全作用。智能安全气囊比普通型主要多了两个核心元件，即传感器及其与之配套的计算机软件。

目前使用的传感器主要有：重量传感器，根据座椅上的重量感知是否有人，是大人还是小孩；电子区域传感器。能在驾驶室中产生一个低能量的电子区域，测量通过该区域的电流测定乘员的存在和位置；红外线传感器，根据热量探测人的存在，以区别于无生命的东西；光学传感器。如同一台照相机注视着座椅，并与存储的空座椅的图像进行比较，以判别人体的存在和位置；超声波传感器，通过发射超声波，然后分析遇到的物体后的反射波探明乘员的存在和位置。

设计开发智能安全气囊的另一个重要工作就是编制计算机软件。一般地说，计算机软件要能根据乘员的身材、体重、是否系好安全带、人在座椅上所处位置、车辆碰撞时的车速以及撞击程度等，并在一刹那间就做出反应，调整安全气囊的膨胀时机、速度和程度，使安全气囊对乘客提供最合理和最有效的保护，特别是减少对儿童等身体矮小者的伤害。

乘员头颈保护系统(WHIPS)

主动可靠组播拥塞控制协议研究 第3篇

关键词:主动网络;组播;拥塞控制

中图分类号:TN915.03文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 03-0041-02

Active Reliable Multicast Congestion Control Protocol

Li Juan,Zhang Xiuru

(Central South University of Information Science and Engineering,Changsha410083,China)

Abstract:Multicast Congestion Control in the general model, based on research on the ACC(Active Congestion Control)protocol of the main algorithm and implementation process.ACC selection strategy for the sender sending rate as the congestion control parameters.According to fairness criteria for the worst link in the active node and the multicast sender filter parameters at the same time congestion,and finally controlled by the sender's congestion parameters.

Keywords:Active networks;Multicast;Congestion control

一、引言

(一)概述

随着计算机网络尤其是Internet应用的不断多扩展,传统的单播(Unicast)技术无法解决像基于IP的音/视频会议(多点传输)之类的网络传输问题,而广播(broadcast)技术又会大量消耗网络资源,严重影响传输效率,组播技术正是基于此类问题而提出的全新网络传输方案。

(二)相关工作

组播是网络中多用户之间进行数据通信所采用的通信方式。随着组播应用的发展,对于数据可扩展性、传输延迟和可靠性等性能都提出了更高的要求,而不同类型的应用对于不同性能参数的要求也不尽相同。组播应用在传输层通常是采用UDP来实现的,而UDP协议是基于“尽力服务”,并不保证所有数据的正确传输和接受。为此,作者根据国内外的一些研究资料,对ACC协议的主要算法和实施过程进行了深度的研究。

二、组播拥塞控制协议体系结构

(一)丢包的检测及拥塞控制参数确定

ACC策略使用了可靠组播差错回复(armer)协议的丢包检测模块,且利用接受到的数据包序号“间隔”(Packet SN Gap)来进行丢包检测。利用马氏过程研究了链路丢包率较高时的TCP吞吐量,给出了一个适应性更好的TCP吞吐量模型:

T(RTT,p, ,b)=

其中,b为每一ACK确认的数据包个数; 为重传定时器的时间长度,以往返行程时间的倍数表示;P为链路上的丢包率;RTT为往返行程时间。

(二)丢包率p的计算。

设TCP中拥塞窗口大小为w,TCP协议允许w个已发送但未被确认的数据包(Outstanding Packet)。这些数据包在网络中可能由于拥塞而发生丢失,因而发送者可能会检测到多个数据包的丢失,但TCP协议在一个拥塞窗口内只响应检测到的第一个数据包的丢失,而忽略此窗口内的其他丢包,将这些丢包看作同一个“丢包事件(Loss Event)”。在基于数率的拥塞控制中,并不存在拥塞窗口的概念,但由于TCP的拥塞窗口对应于一个往返行程时间,因而可以讲在一个往返行程时间内的多个数据包的丢失看作属于同一个“丢包事件”。

如图一所示,丢包事件的检测是在数据包接受记录队列的基础上进行的,设前一次丢包事件结束在数据包记录i,目前收到的数据包最大序号为i+n,接收者在发送者发送的n个数据包中接收到的数据包个数为m个,此时在接收者共有n-m个数据包丢失。设j为满足以下条件的具有最小序号的数据包:

1.i

2.数据包j在接收者丢失。

图一丢包事件检测

(三)参数指示过滤

依据ACC协议,主动节点上的基本的过滤算法描述为:

If((Rate_New=0 and RTT_New=0)or Rate_Select≦Rate_New)then ADDR,RTT,Rate,Time_Select = ADDR,RTT,Rate,Tme_New else DROP_IT

(四)拥塞控制的实施

当经过组播树中主动节点及发送者层层筛选出拥塞控制参数后,发送者即开始进入拥塞控制的实施阶段。因而ACC策略拥塞控制对于处在不同阶段的组播通信分别设计了不同的实施策略。在组播通信建立时,发送者不希望盲目发送组播数据包,因而它通过发送带有指示的单个组播数据包主动地要求接收者立即发送反馈消息。

三、算法的优化

为增加算法的稳健性和适应性,对算法做如下完善:

(一)为增加算法的适应性,以满足不同网络条件的要求。ACC拥塞过滤算法加入了一个调节因子β,使得判断条件变为:

If Rate_New=0orRate_Select≦β*Rate_New

β参数通常取值范围为(0.8≦β≦1.2),当β取小于1的值时,节点对反馈消息的过滤比较严格,其对下游网络的恶化反应较慢,但不会出现较大的幅度变化。反之,当β取大于1的值时,节点更偏重于对目前下游网络中的恶化做出快速反应,此时节点中符合逻辑筛选条件的接收者会出现比较频繁的变化。

(二)对于主动节点来说,当它收到来自接收者的反馈消息并发现其符合拥塞控制参数筛选条件时,它将这一接收者视为当前其下游组播树中的“拥塞控制代表”,直到有新的符合拥塞控制参数筛选条件的反馈消息将其取代。因而此时应将此反馈消息向上游节点转发以反映这一情况。这一判断过程可以表示为:

If Rate_New>0 and ADDR_New=ADDR_Select

then ADDR,RTT,Rate,Time_Select=ADDR,RTT,Rate,Time_New;

(三)主动节点的下游子树中,如果某一接收者被上游主动节点选为“拥塞控制代表”当主动节点子树中的拥塞情况好转时,其他组播接收者发生的反馈消息均不满足筛选条件,而无法取代其“代表”地位,此种情况称之为接收参数“僵死”。此时,主动节点中需要采取相应措施,定期地对这些“拥塞控制代表”的状态信息进行刷新,直接取新来到的消息中的参数为选定参数。设主动节点中设置的状态刷新时间长度为Time_Update,则这一过程可以表示为:

If Rate_New>0 and ADDR_New ADDR_Select

then ADDR,RTT,Rate,Time_Select=ADDR,RTT,Rate,Time_New;

else DROP_IT;

组播发送者同样具备拥塞控制参数筛选模块,其功能和实施过程与主动节点中的一致。

(四)当组播通信进入正常工作阶段时,考虑到立即增大发送速率容易引发网络的拥塞,因而采用如下算法进行速率调整:

Rate_Delta=Rate_New-Rate_Current

Rate_Curren=Rate_Curren+ζ Rate_Delta(0<ζ<1)

这一算法可以提供平滑的最大发送速率,以避免造成或加重网络中的拥塞状况。

四、结论

ACC较全面的解决了基于主动网络的大规模可靠组播协议必须解决的主要问题,其算法的稳健性和适应性,满足了不同网络条件的要求。在今后的工作中,我还将对ACC协议进一步改进,包括过滤算法的完善,最大发送数率的提高。

参考文献:

[1]周贤伟,杨军,薛楠.IP组播与安全[M].北京:国防工业出版社,2005

安全主动控制 第4篇

电动轮汽车将电机直接安装在驱动轮内，具有传动链短、传动效率高、结构紧凑等突出优点。电动轮转矩独立可控，使得电动汽车的转向灵活性和姿态控制性都较燃油汽车有了较大的改善。驱动轮采用独立电机作为驱动源，省略了差速等机械结构，使得车辆安全稳定运行完全依赖于控制系统，一方面对主动安全控制系统的准确性、稳定性、快速性提出更高要求，另一方面具备四轮独立驱动、制动及转向操控结构，底盘操纵稳定性控制呈现执行机构冗余。

针对四轮全驱电动汽车稳定性控制，文献[1]提出了横摆稳定性控制方法，由上层姿态控制器根据车辆运行状态对车辆的纵向运动、侧向运动进行控制，在进行轮胎力分配时忽略了车辆的约束条件，该方法在极限工况下控制效果有限。文献[2]提出了基于车辆横摆角速度和侧向加速度的控制策略，采用加权最小二乘法对轮胎力和控制器能量消耗进行优化，但仍未考虑车辆极限工况下轮胎力饱和的问题。此种分层控制结构的重点是设计下层分配控制器。文献[3]提出了一种以提高驱动系统能效为目标的分配策略，采用模糊算法优化系统能效目标函数中的稳定性和经济性两个指标，但忽略了电机最大输出及路面附着系数。文献[4]以轮胎路面附着利用率最小化为目标优化分配各车轮的地面切向力，为汽车的稳定行驶保留更多的附着余量，但该方法在一定程度上削弱了车体的其他动力学性能。文献[5]分别建立了侧重于稳定性和机动性的两种目标函数，并利用模糊权重函数优化了纵向力分配，但未考虑优化分配对系统的影响。

车辆在极限工况下呈严重非线性，操纵稳定性控制系统存在的鲁棒性问题和系统对动态响应速度的要求是系统设计的难点[6,7]。本文采用并联工作的分层控制结构提高系统的实时性，基于精确线性化理论构建上层车辆姿态控制策略，生成保持车辆稳定所需合力矩，提高系统对非线性的自适应能力。以车辆姿态控制器跟踪误差及执行机构输出最小化为目标，运用二次规划设计下层分配控制器，在满足轮胎力物理约束的条件下优化分配四轮牵引力。仿真结果表明，该控制方案可有效提高四轮全驱电动汽车的稳定性。

1 系统结构及车辆模型

1.1 系统结构

图1为四轮全驱电动汽车操纵稳定性控制系统的结构框图，系统通过动态调节横摆角速度和质心侧偏角实现车辆的操纵稳定性控制。姿态控制器为控制结构的第一层，由参考模型输出的车辆理想姿态参数及观测参数计算出保证车辆稳定所需的“广义合力”。此“广义合力”作用于车辆重心，包括纵向力、侧向力、横摆力矩。

控制分配器是整车控制结构的第二层，其功能是按照一定的分配规则，在满足轮胎力约束的条件下将“广义合力”分配为各个执行机构的给定。对于四轮全驱电动汽车，执行结构的给定即四轮的纵向力、侧向力。

1.2 车辆模型

对车身整体进行考虑，忽略悬架系统，无前后左右的摇摆，汽车的质心保持不变，可以看成一个简单的三自由度刚体[8]，参考模型如图2所示。

其中，XYZ是惯性参考系，xyz是基于汽车重心的非惯性参考系，β是速度矢量与车辆纵轴的夹角，X、Y、φ分别是惯性参考系下车辆模型沿X、Y方向的位移和车辆偏航角，则车辆的运动方程为

式中，m为车辆质量；J为车辆做横摆运动的转动惯量；FX、FY、MZ分别为惯性参考系下作用于整车的纵向力、侧向力、横摆力矩；Vx、Vy、γ分别为惯性参考系下车辆的纵向速度、侧向速度、横摆角速度。

车辆参考系下的运动方程为

式中，Fx、Fy、Mz分别为车辆参考系下作用于整车的纵向力、侧向力、横摆力矩。

2 姿态控制

采用非线性系统精确线性化方法可解决车辆的严重非线性问题[9]，根据车辆实际运行状态及理想状态下的纵向速度、侧向速度、横摆角速度，基于三自由度车辆模型得到保证车辆稳定运行所需纵向力、侧向力及横摆合力矩。

车辆动力学模型满足非线性系统状态反馈线性化条件，可进行状态反馈线性化，线性化后有

v为虚拟输入，控制器v与真实控制器u的关系为

u1、u2、u3分别为控制量，对应车辆上位控制器的输出Fx、Fy、Mz，定义偏差如下：

则控制器的形式如下：

其中，fx(ex）、fy(ey）、fr(er）为针对偏差的控制算法，采用PID控制。

3 轮胎力控制分配

考虑到四轮全驱电动汽车对稳定性控制系统控制要求及节能性目标，下层控制分配器选取姿态控制器的跟踪误差及轮胎力的输出最小化为目标。针对系统严重非线性，二次规划算法具有运算速度快、硬件实现容易等优点[10]，故采用该算法实时优化各轮胎力。

设计下层控制分配器如下：

式中，F为上位控制器的给定；B为约束矩阵。

选取四个轮胎的纵向力和侧向力作为优化变量：

约束矩阵为

将约束条件F=BU做如下变化，取两者之间的差：

若要使跟踪误差最小，可取其范数最小，由此可定义目标函数：

在满足跟踪目标函数的同时，也应保证轮胎力的输出最小，即

以姿态参数的跟踪误差及轮胎力输出最小化为优化目标，构建目标函数如下：

轮胎力输出有限，受路面最大摩擦力限制，其优化区域为一个摩擦圆，如图3所示[11]。

由于摩擦圆约束属于非线性规划，运算量大且会降低系统的实时性，故通过八边形逼近。以左前轮为例。由图3可得：

可将其写成二次规划约束标准型：

4 仿真分析

为了验证集成控制算法的有效性，选取表1所示参数在两种较为极限的工况：(1)低路面附着系数下的高速转向；(2)对开路面下的高速制动，对控制系统的性能进行验证。同时，为了比较控制系统对车辆性能提升的效果，与采用Ackerman几何原理实现差速控制的四轮驱动前轮转向电动汽车进行了对比，结果如图4、图5所示。

工况(1):v=120km/h,u=0.25，在4～5s时刻驾驶员转角给定4.87°（传动比K=17）。仿真结果如图4所示。

由仿真结果可知，差速控制车辆在转向时，质心侧偏角上存在一定偏差，误差为0.149°。这是因为前轮转向电动汽车在转向时需要一定的侧偏角才能使后轮产生侧向力，达到横摆合力距平衡，其侧偏角误差不可避免。集成控制电动汽车其侧偏角偏离理想值后恢复为零，其侧偏角短暂偏离理想值是因为车辆侧向速度无前馈通道，只存在反馈通道。其质心侧偏角可以达到稳态值零，是因为集成控制车辆可通过后轮转角，产生轮胎力，不依赖于侧偏角的产生。差速控制电动汽车横摆角速度为1.34°，集成控制车辆横摆角速度为3.24°，与理想值3.25°相比，误差仅为0.3%，稳定性增加。横摆合力距由平均63N增至151N，较大的横摆合力距保证了横标角速度的增益，提高了车辆的操纵性。

工况(2)：对开路面下的高速制动，v=120km/h，左侧车轮u=0.25，右侧车轮u=0.85，在4～5s时刻驾驶员给定加速度为-2m/s，转向角为0。仿真结果如图5所示。

由仿真结果可以看出，采用差速控制和集成控制电动汽车在制动时，纵向速度都可跟踪给定，但调节机制不尽相同。电动轮汽车依靠四轮轮速自我调节机制，根据不同滑移率，四个轮毂电机分别产生相应的制动力矩，使得车辆减速。差速控制车辆前轮转角无动作，而是通过车辆产生质心侧偏角和横摆角速度而产生轮胎侧偏角，从而产生轮胎侧向力，使车辆产生侧向合力，侧偏角和横摆角速度逐渐恢复到理想值，而侧偏角产生了最大误差1.39°，横摆角速度产生了最大误差5.13°。在此过程中车辆存在侧向速度，最大偏差为2km/h，车辆运行轨迹会偏离理想，牺牲了车辆运行稳定性。相比之下，采用集成控制4WID-4WIS电动汽车通过灵活的调整四轮制动力和四轮转角，使得车辆的侧向速度、横摆角速度和侧偏角保持在一个较低的水平上，横摆角速度最大误差仅为0.13°。

摘要：针对电动轮汽车全新的底盘结构策略,采用分层控制,将姿态跟踪与底盘操纵量优化分配相结合,上层姿态控制器采用精确线性化控制策略克服系统非线性,生成改善行驶姿态所需合力矩;下层分配控制器采用二次规划算法,优化因四轮独立驱动而形成的冗余执行机构,综合实现姿态参数跟踪误差和轮胎力输出最小化,优化分配驱动扭矩、制动扭矩,减少整车能耗。仿真结果表明,该控制结构可使运行轨迹很好地跟踪驾驶员给定轨迹且车辆操作稳定性及安全性均得到明显的提高。

关键词：冗余执行机构,优化分配,主动安全控制,分层控制

参考文献

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[10]胡运权.运筹学教程[M].3版.北京:清华大学出版社,2012.

主动控制起落架滑行性能分析 第5篇

建立了主动控制起落架的非线性振动模型,并通过建立系统的状态方程和合理的`目标函数,使系统的综合性能达到最优.通过数值模拟计算,对主动控制起落架和被动起落架的滑行性能进行了比较.

作 者：贾玉红 何庆芝 杨国柱 JIA Yu-hong HE Qing-zhi YANG Guo-zhu  作者单位：北京航空航天大学,飞行器设计与应用力学系,北京,100083 刊 名：航空学报  ISTIC EI PKU英文刊名：ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA 年，卷(期)：1999 20(6) 分类号：V214.13 关键词：起落架   主动控制   非线性振动   滑行性能  

安全主动控制 第6篇

关键词：主动；配电网；分层能量；能量管理；协调控制

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）14-0075-02

电网系统中主动配电网通过采用灵活的分布式控制技术和网络技术实现对配电网潮流双向有效管理。主动配电网通过预测技术与控制技术，并利用优化算法的方式，实现对电网分布式能源全面有效的控制与管理。

1 主动配电网的分层能量管理与协调控制框架

主动配电网管理控制工作相对于传统配电网有较大的不同，其为一种主动的管理与控制方法。传统配电网在如下几个方面有一定的不足，首先，传统配电网没有形成统一的信息模型，容易在配电网中形成信息孤岛，若出现了信息孤岛则不能实现对配电网的全面有效控制，不能实施全局优化能量管理的功能，当出现大量的量测信息时不能进行有效的处理。而主动配电网通过使用分层能量管理的方法，实现了终端信息与主站系统的有效连接，并采用局部自治和全局优化协调控制原则，实现对间歇式能源的消纳，其总体的框架图，如图1所示。

从图1中可以看出，主动配电网的上层主要实现对配电网络的运行方式优化和能量优化，其为实现对配电网全局集中管理控制的关键单元。

图1中协调控制器的作用为实现对主动配电网络进行自治控制的管理单元。主动配电网采用分层能量管理的方式能够将配电网络通信信息的瓶颈性问题得到有效的解决，从而保证配电网络得到优化自治控制的状态。

在主动配电网的上层通过利用全局优化算法的方式计算出主动配电网的控制优化调整措施，但是因为整个求解的过程中所含的信息量较大，求解过程较为复杂，是一种长时间的集中控制。

其次，在两次主动配电网全局优化控制之间，能够采用协调控制器对自治区进行闭环控制，确保每个自治区域可以在总体的优化目标领域内进行有效运行。

2 主动配电网的控制区域划分

主动配电网所控制的区域为一组完整的拓扑区域，其所包含的最小区域为某一根馈线的分支线，其所包含的最大区域为几个通过联络开关实现连接的馈线群。主动配电网的控制区域为其能量管理构架中最优控制、负荷转移的最小实体区域。通常情况下，主动配电网的控制区域划分的原则如下：

首先以10 kV母线作为配电网出口的总起点，遵照配电网的拓扑进行深度遍历。通过上述原则构建的10 kV主动配电网所形成的一个区域就是主动配电网的一个控制区域。自治区域的划分也是以主动配电网控制区域的划分为基础的，通过划分自治区域，其可作为全局进行自治优化控制的基本单元。

主动配电网内协调控制区域的配置与自治区域的划分有着非常直接的关系。

在进行主动配电网区域的划分能够较好的满足配电网多元化运行方式的特征，也就是将自治区域和控制区域均与联络开关的实际位置的变化而不进行随意的调整，提升了主动配电网的适应性和灵活性。

另外，该种区域划分的方式是以主动配电网自动化配置为基础而开展的，能够有效的将主动配电网自治区域内功率注入值有效的采集，整体的实用性较高。如图1所示，按照上述方法对图1进行划分，则能够得到三个自治区域和一个配电控制区域。

3 主动配电网分层能量管理的信息交互

在对配电网进行能量控制与管理的过程中，不论采用的为对配电网进行全局的控制还是对配电网进行的局部的控制，在具体的实施过程中，都应当采用标准的方式进行配电网的建模，从而更好的保证配电网中所含的信息能够得到最大限度的应用。

图1中的虚线箭头为主动配电网实际的信息流向，在局部自治控制模式下，其内部的协调控制器及相关的测绘控制终端可实现局部信息的交互，达到主动配电网局部自治控制的目的，并将局部自治区域范围内运行状态的信号有效的传送给主动配电网能量管理系统。

此外，配电网在全局控制优化中，应结合其他系统预测的信息，实现全局优化算法的完成，并给协调控制器下发对应的控制指令。

4 主动配电网全局优化

以间歇式发电预测数据和负荷预测数据为基础可以对主动配电网进行全局优化控制，并依据最优算法将主动配电网能够控制的分布资源求解出来，从而更好的响应由于昼夜变化、生产信息变化而带来的主动配电网周期负荷的变化。

因此，在对主动配电网进行全局优化时，首先应当对预测的数据进行全面的分析处理，将预测数据中包含的短时间数据波动和长时间数据波动全面的识别出来。

在进行长周期功率波动数据的分析时，应当以时间为尺度，将尺度设定在10～30 min之间，其对应的频率范围为0.0001～0.001 Hz，因此，其对应的信号最高的频率应为上述赫兹的两倍，这样才能避免出现领域的混叠，所以其采样的频率应在0.002 Hz以上，则采样的周期应为500 s。

主动配电网全局优化控制的具体变量，不仅包含有具备有充电和放电能力的储能单元，还包含有可以控制的分布式发电单元，而将储能单元引入到主动配电网中，由于受到不同时间断面的控制耦合的策略不同，储能功率耦合控制不同，导致上一时刻的储能功率将会对剩余能量带来影响，所以，在进行主动配电网全局优化控制时不可以将某一个时间断面作为自身最优的目标。

5 结 语

综上分析，在进行主动配电网分层能量管理与协调控制的过程中，为一个非常复杂的过程，因此，技术人员在信息交互和控制区的划分时，应当在进行上层优化的过程中将长周期扰动下预测信息使用到其中，并给出对应的调整策略，从而更好的增强系统的经济效益，提升主动配电网在扰动之下的全局优化运行状态，实现主动配电网控制模式的主动切换，更好的提升主动配电网运行的稳定性，以更为稳定的适应不同级别间歇式能源波动，最大程度上消纳间歇式能源。

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安全主动控制 第7篇

“隐患险于明火, 防范胜于救灾”, 防范事故最有效的办法就是主动排查、综合治理各类隐患, 把事故消灭在萌芽状态, 而安全检查效果的好坏, 直接影响着安全生产。在目前的安全检查制度中, 安全隐患排查体系还不够完善, 存在着“安全工作一家管”、“同一问题重复出现”、“隐患整改没有形成刚性闭环”、“未对检查发现的隐患进行分级处理”等问题。

通过借鉴国内先进行业的安全检查机制, 可以从建立安全隐患整改信息反馈机制、隐患排查整改责任机制、事故隐患举报奖励制度、全员安全点检制度、隐患分级管理制度等方面去解决上述问题。

一、组织好安全检查是关键

开展厂级安全检查, 主要领导应该亲自带队、安全科牵头, 组织专业安全人员、科室主管人员、生产一线的车间领导和经验丰富的一线职工组成安全检查组, 深入生产现场进行检查。如果是专项安全检查, 由设备科、技术科、安全科技术人员, 根据要求, 开展安全检查。车间班组职工也可可以每班进行自查, 通过自查, 可以更好的调动职工执行安规程的积极性, 积极参与到反“三违”活动中。所有参加联查的人员必须具备较高的专业知识, 既懂安全, 又有丰富的现场实践经验, 确保安全检查取得实效。

二、消除隐患是根本

及时整改检查后的安全隐患是安全检查工作中的中心环节, 对于检查出的安全隐患, 要进行原因分析, 及时实施整改解决措施。要根据责任区域, 按照隐患整改“四定”原则落实 (定措施、定负责人、定期限、定资金来源) 。对于一些整改有难度、暂时不能真该或者需投入高成本的隐患, 安全部门要及时和负责整改部门做好沟通联系, 及时制定对应安全措施, 保证措施及时投入到位。对检查出的问题进行分类汇总, 对于共性问题, 由安全部门及负责整改部门统一进行整改。对于重复出现的安全隐患, 要分析原因, 有针对性的制定防范措施, 杜绝类似问题再次出现。对于危险性及危害性较大的隐患必须立即停车整改。

三、建立安全隐患考核激励制度

安全工作不是孤立的工作, 它与职工的收入息息相关。在日常生产中, 有些职工眼里只关注经济利益, 安全意识淡薄。在这种情况下, 就应该安全隐患考核激励机制。所谓激励制度就是针对职工的心态和需求, 在生产中引入经济手段, 把员工自身的安全生产结果与经济利益挂钩, 纳入安全风险绩效考核机制, 提高职工自身的安全生产愿望, 由要我安全向我要安全转变。对于积极举报、反馈安全隐患的职工进行奖励, 对整改不力的责任人进行扣奖, 奖就奖到眼红, 罚就罚到心痛, 用经济利益促进各车间职工向更高的安全目标迈进。

四、创建安全标准化岗

对照冶金安全标准化标准, 把创建安全标准化岗作为一项长期工作抓好抓牢, 通过开展安全标准化岗位建设, 进一步规范岗位安全管理, 保证岗位生产设备、安全防护设施良好, 建立岗位安全监督巡查制度, 实行安全巡查人员确定、路线确定、内容确定、时间确定, 若发现问题及时处理排除。通过安全教育使员工的安全意识和素质、岗位安全制度建设、生产作业场所等达到安全标准化要求, 实现个人无违章、岗位无隐患、无事故。把岗位建设成安全精品岗位, 把所有安全精品岗位连接起来, 使之成为安全精品班组、精品车间、精品企业。

五、实施隐患分级管理

根据隐患的严重程度和解决难易可分为重大隐患和一般隐患。重大隐患是指危害和整改难度较大, 应当全部或者局部停产停业, 并经过一定时间整改治理方能排除的隐患, 或者因外部因素影响致使生产经营单位自身难以排除的隐患。这类隐患往往严重威胁到安全生产, 威胁到职工的生命安全, 需要投入专项资金进行整改;一般隐患是指危害和整改难度较小, 但任其发展也会导致职工伤亡或设备财产损失, 发现后能够立即整改排除的隐患。安全检查人员在进行隐患登记和处理过程中, 应根据隐患级别实行分级管理, 对于查出的重大隐患, 由厂部进行挂牌督办, 并进行跟踪检查验收。在整改过程中如有必要, 暂时停产或停止设备使用, 防止发生安全事故。对于一般隐患由安全科下发整改通知单限期进行整改, 并进行跟踪验收。如因整改措施落实不力而导致安全事故的, 追究相关人员责任。

再完美的制度也要落实才行, 就像著名管理学家德鲁克说:“归根到底, 管理是一种实践, 其本质不在于知’, 而在于行’;其验证不在于逻辑, 而在于成果;其唯一权威就是成就”。安全工作必须通过全体员工共同努力, 最终实现“四个”转变, 即:在安全意识上实现了由要我安全向我要安全、我会安全的转变;在安全行为上, 实现了由他律向自律的转变;在安全控制上, 实现了事后查处向源头管理的转变;在安全管理上, 实现了由微观管理向宏观控制层次管理的转变。

摘要：任何生产安全事故的发生, 都是安全隐患由量变到质变演变的结果。预防安全事故发生的最好手段就是事故隐患的排查, 通过建立健全安全隐患排查体系, 综合治理各类隐患, 把事故消灭在萌芽状态。

关键词：安全管理,隐患排查,风险控制,责任落实

参考文献

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[2]叶天助, 连建伟.创新安全管理建立长效机制.安全与健康 (上半月版) , 2006.

主动出击控制通货膨胀 第8篇

经典货币主义学说主要有两个支点:一个是货币中性, 一个是货币流通速度稳定。而对于这两个支点需要进一步衍生与修正, 毕竟世界是复杂的。

货币中性有一个时间的界定语, 即货币在中长期时间里是中性的, 如2010年的经济周期或时间更长的经济周期, 如果货币供给超过实际经济交易需求, 最终将以物价水平全面上涨而体现出来, 正所谓“货币终究是水”则源于此。然而, 货币在短期内是非中性的, 否则, 当今全球的央行行长和财政部长们将会犯“集体性错误”, 因为他们为了刺激经济快速复苏都在实行定量宽松货币政策, 或超常规地增加信贷规模。

货币流通速度稳定也需要加上一个定语。在经济资源彻底货币化、社会保障制度健全、金融体系完备、宏观经济运行均衡的市场经济中, 货币流通速度是基本稳定的。但在经济正处于转轨之中的国家, 土地、矿产等资源没有完全货币化或货币化程度较低, 金融产品市场薄弱和社会保障制度缺陷使居民只有配置货币来预备未来养老金和家庭金融资产, 货币流通速度内生地具有下降趋势。而且, 宏观经济冷热与否, 对货币流通速度的趋势线产生短暂冲击。如我国从1985～2009年, 货币流通速度从1.73下降至0.56, 这是一个大趋势。在这个大趋势中也有波动, 如在2003～2008年经济上行期间, 货币流通速度从0.61小幅上升至0.66, 而在2008～2009年经济下行期, 货币流通速度从0.66小幅滑落至0.56。对我国而言, 货币流通速度整体下滑是件值得高兴的事, 因为货币流通速度下滑可沉淀央行超额发行的货币。而透过长期统计数据看, 货币流通速度总体下降并没有完全紧锁住超量货币发行。依据货币数量方程来计算超量货币:货币增速加上货币流通速度变化率, 再减去通货膨胀率和实际GDP增长率即可得到一个余值;然后将每年的余值乘当年货币存量;最后累加的数值即是当前的货币存量中超量发行额。结果表明, 我国在1990～2009年的20年间, 货币超发12.5万亿元, 约占当前货币总量的17.3%, 约为目前年度GDP总量的三分之一, 相当于正常年份两年的新增信贷规模。在超发的货币量中, 约36%为国际热钱流入而引起的货币增发这就是通货膨胀压力的货币根源, 过多货币追逐商品的压力时刻悬在我们头上。而且, 超量货币正在推动需求拉动型通货膨胀, 使通货膨胀的形成机制正在由结构型通货膨胀向“双型”通货膨胀迁移结构型通货膨胀和需求拉动型通货膨胀共融共生。各类商品或资产被游资轮番炒作是货币超发及分布失衡的扭曲表现, 原材料价格上涨是货币超发的典型表现, 而全面“水 (货币) 涨船 (商品) 高”是最终表现。此外, 宏观经济持续走好可能使2011年的货币流通速度出现略微反弹, 对通货膨胀推波助澜。

安全主动控制 第9篇

1 AMD控制系统的减震机理

假定将标准AMD系统放置在结构顶部, 图1和图2分别为AMD控制系统的计算模型与受力分析, 受控结构的运动方程如下:

其中, 结构的质量、刚度分别用m, k表示;阻尼用c表示;结构相对于地面的加速度、速度和位移分别用和x表示;而ma, ca, ka则分别代表AMD系统的质量、阻尼和刚度;表示地震地面运动加速度;, xa分别表示AMD系统相对于地面的加速度、速度和位移;作动器作用在AMD质量块和结构上的驱动力用Fa (t) 表示;u (t) 表示如下, 它代表AMD系统作用在结构上的控制力:

当AMD主动控制结构体系在地震激励下产生地震反应时, AMD系统的驱动器驱动质量块, 使得质量块产生运动, 而从式 (3) 中可以看出, AMD系统对结构施加的控制力u (t) 与AMD系统质量块的惯性力相等, 它通过弹簧、驱动器和阻尼器、作用在结构上, 通过选择合理的控制算法确定最优控制力, 进而达到控制和衰减结构地震反应的目的。

2 算例分析

如图3所示一五层剪切型框架结构, 已知结构的阻尼比为ξ=0.05;各楼层的质量分别为m1=m2=m3=m5=3.5×105kg, m4=3.1×105kg;楼层的刚度分别为k1=k2=k3=k5=4.3×107N/m, k4=3.6×107N/m, 本算例只在结构底层施加一个作动器, 选择200 gal EL centro波作为激励, 利用matlab编制程序用Wilson-θ法对结构进行未加主动控制时的弹性时程反应分析, 然后用经典线性最优算法计算主动控制系统对结构施加的最优控制力, 最后对比计算主动控制前后结构在地震激励下的位移反应。

2.1 无主动控制时的结构位移时程反应

在地面运动激励下结构的运动方程为:

其中, 结构的质量和刚度矩阵分别用m, k表示;结构的阻尼矩阵用c表示;结构的位移列向量用x表示;同样代表地震地面加速度;F=m I表示地面地震加速度转换矩阵, 其中I代表单位列向量, 并用Wilson-θ法求得结构位移列向量x。

2.2 主动控制后的结构位移时程反应

2.2.1 运动方程

n个自由度系统在地面激励下的运动方程如式 (4) 所示, 进行AMD主动控制后, 其运动方程可表示为:

其中, BS为作动器定位矩阵;U (t) 为作动器控制力向量。此算例中只在底层安装作动器, 那么BS=[1, 0, 0, 0, 0]T。

2.2.2 经典线性最优算法

定义状态变量, 将其代入式 (5) 并进行变换则可变为如下状态方程形式:

其中, q为作动器个数;n为结构层数。经典线性最优控制的二次型性能表示为:

其中, ts为地震持续时间;Q为状态向量加权矩阵;R为控制力向量加权矩阵。经典线性最优控制的目标是在满足运动方程 (5) 和状态方程 (6) 的约束条件下, 使目标函数J最小, 从而寻求最优控制力U。引入Hamitonian函数, 根据极值条件, 可求得经典线性最优控制力:

其中, G为反馈增益矩阵, G=αR-1BTP, 其中P为下列Riccati方程的解:

matlab内置函数care函数提供了求解Riccati方程的方法, [P, L, G, RR]=CARE (A, B, Q, R) , 求出的P为Riccati方程的解, G为经典线性最优控制的增益矩阵。对于权矩阵Q, R选取目前还是个难题, 只能通过试算的方式确定。权矩阵用于调整结构反应与控制力两者之间的相对重要程度, 在主动控制算法中决定了控制力和结构反应的大小, Q∈R2n×2n, R∈Rq×q, q为作动器的数量, 而且Q和R分别是半正定矩阵和正定矩阵, 最简单的取法就是均采用对角矩阵, 由于在此算例分析时只加了一个作动器, 所以R是一个一阶矩阵, 即一个数。基于Q, R矩阵上述特点, 本例经典线性最优控制算法取Q=diag[6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6]×1013, R=2.9。在matlab中将A, B, Q, R代入care函数最终可得到增益矩阵G。

2.2.3 位移时程反应及最优控制力的求解

将求得的增益矩阵G代入式 (4) 及式 (6) 可得到如下的形式:

再将状态变量z (t) 代入式 (8) 可得到:

将G通过矩阵变换为:

从式 (11) 可看出, AMD主动控制施加的控制力, 实际上相当于增加了结构的质量和刚度矩阵。令c1=c+BSG2, k1=k+BSG1, 则以新的阻尼和刚度矩阵带入运动微分方程并同结构无控时求时程反应一样用Wilson-θ算出主动控制后的结构的时程反应, 这样就得到了结构主动控制后的x, x, ¨x。求出了状态变量z (t) , 也就可以得到主动控制力U (t) , 其计算结果见图4~图6。

3 结语

图4~图6分别为在结构底层加作动器时, 受控和无控结构各层位移时程对比曲线以及底层控制力时程曲线 (直线为无控时, *线为控制后) 。从图中可以明显地看出AMD主动控制系统大大减小了结构在地面激励下的各层位移, 通过有效施加控制力, 起到了良好的减震效果。

摘要：介绍了AMD主动控制系统的减震原理, 基于经典线性最优控制算法, 采用Wilson-θ法来求位移时程曲线, 并利用matlab编程对一个框架剪切模型计算其在地震作用下采用主动控制前后的弹性时程反应分析, 同时进行了对比, 表现出了主动控制的显著效果。

关键词：AMD,主动控制,时程分析,matlab,经典线性最优算法

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浅谈主动网络主动节点的安全保护 第10篇

随着网络的日益发展, 主动网络以其具有可编程能力逐渐成为网络发展的方向。但由于主动网络有一定的保护和隐藏功能, 其保护一旦泄露, 就会受到很大的安全威胁。

1 主动网络介绍及安全分析

1.1 主动网络

主动网络是于1994年, DARPA (美国国防部先进研究项目局) 在一个讨论会上首次提出的, 在之后几年内, 美国各知名高校开展了对主动网络的研究工作。随着Internet的固有缺点逐步暴露, 主动网络技术被越来越重视, 并确定成为网络系统的发展方向之一。

1.2 主动网络安全威胁

主动网络受到的主要威胁有几下几点:

(1) 节点受到的威胁:主动节点为了提高自己的服务安全, 保护自身安全的方法主要是进行一定的隐藏, 因此, 一旦未授权暴露, 其安全就会受到威胁。

(2) 环境受到的威胁:执行环境感觉其受到的威胁可能来自其他的执行环境。因为在一个主动节点中可能存在着多个执行环境, 如果其中一个执行环境过多地消耗主动节点资源, 那么必然对其他执行环境的运行造成损害。

(3) 分组受到的威胁:主动代码可能向主动节点发出存取控制操作请求, 其目的是为了处理和传送;主动代码可能向主动节点发出存取请求, 其目的是为了取得服务。这些意味着主动代码应当能够识别它所想处理的主动分组。

(4) 用户受到的威胁:用户一直是主动网络的主要威胁, 如管理员错误地修改运行参数、其他非法用户的修改等, 都是主动网络的威胁。

从上面几种威胁, 我们可以看出, 主动节点安全是主动网络的自身威胁, 而其他几种威胁或多或少都与外界因素有关, 因此, 我们重点讨论主动网络节点的安全策略。

2 主动网络节点安全策略

2.1 主动节点的保护方法

(1) 主动分组认证:任何主动分组都具有一份证书, 该证书由一个可信任的证书中心发布。证书用来保证对该证书签名的持有者为主动分组负责。

(2) 监视和控制:可以通过设定访问监视器, 它可以根据策略数据库中的安全决策来决定访问是否被授权, 通过安全策略来允许主动分组访问和使用主动节点资源和服务。

(3) 限制技术:时间限制、范围限制以及复制限制, 这些限制在阻止主动分组过度占用节点资源方面是必要的。

2.2 主动节点的安全性分析及策略

主动节点为了保护自己资源, 反对未被授权的主动代码使用, 确保自己所提供的服务具有真实有效性。主动节点受到的威胁主要来自主动代码或主动包, 因为当主动代码或主动包在执行环境执行时, 主动代码可以消耗主动节点资源, 了解节点状态, 从而可能对主动节点进行恶意的配置。所以主动节点必须管理好自己的资源。具体而言, 用于保护主动节点安全主要有以下几个方面:

(1) 认证:为了区分合法主动包和非法主动包对主动节点的访问, 需要对主动包进行认证, 认证是验证主动包身份以确保对主动节点安全访问的过程。为确保主动包中数据的完整性和发送双方的真实性, 采用IKE (Internet Key Exchange) 协议来实现对用户的身份认证。当一个主动包进入主动节点时, 首先进行安全认证, 主要包括身份认证和完整性认证, 如果通不过则视为非法主动包, 予以丢弃;如果通过, 还要进行内部一系列认证。

(2) 完整性校验:在主动节点的安全模型中, 完整性校验主要包括主动代码的完整性校验和主动包的完整性校验。通过完整性校验可以防止主动代码或主动包被非法篡改。不能通过完整性校验的主动代码或主动包, 主动节点认为此主动代码或主动包已被篡改, 则拒绝处理直接丢弃。

(3) 安全执行引擎:负责响应执行环境中具体的服务请求, 它包含对主动包的授权引擎和对主动节点资源访问控制引擎。授权引擎:主要负责查阅信任证书库, 从而实现对主动包进行身份认证和对主动代码进行安全验证。认证证书可以用来验证和识别主动代码创建者和发送者的数字签名和公钥, 指示主动代码的来源。访问控制引擎:参考安全策略库和主动权能库进行主动节点资源的访问, 并在访问过程中嵌入限制技术, 该引擎用于控制主动包对节点资源和系统资源使用的权限, 根据授权引擎和安全策略库及主动权能库得出主动包在节点上的使用权限。如果主动代码在没有获得授权以前使用和访问主动节点的资源, 访问控制引擎将采取有效措施阻止代码的执行, 以防止可能对主动节点系统造成危害的行为。

(4) 入侵防护系统:入侵防护系统IPS是预先对入侵活动和攻击性网络流量进行拦截, 避免主动节点资源遭到非法滥用。入侵防护系统是指通过一个网络端口接收来自系统的流量, 经过检查确认其中不包含异常活动或可疑内容后, 通过另外一个端口将它传送到内部系统中。这样, 有问题的主动包, 以及所有来自同一数据流的后续主动包, 都能在IPS设备中被清除掉。

3 结束语

奥迪公司的主动安全技术 第11篇

本次讲座的主题是“主动安全技术”，涉及驾驶辅助系统、照明技术与线控技术。如果我们对安全性给予描述，一辆安全的汽车应该是1.在正常驾驶时，易于控制，而且不易疲劳。2.在潜在危险因素存在或危急行驶状况下避免事故的发生，3.一旦事故发生，最大限度保护乘员，将危害降到最低或进行救助。第三条，我们称之为“被动安全性”，而更为积极意义的是前面两条，第二条，即避免事故发生，就是通常所说的“主动安全性”。

据统计，90％的安全事故与人为因素有关。因此，借助先进的辅助系统来帮助驾驶员克服自身能力的缺陷与不足，可以有效预防事故的发生。其中主要的途径是，应用各种车载传感器、信息技术、灯光系统等改进与扩展驾驶员获知外界状况与潜在危险的能力，当潜在的危险存在时，提前给出警示，当危险情况出现，驾驶人有可能来不及做出反应时，车辆系统的主动介入。

下面举几个奥迪公司介绍的“主动安全技术”的例子，这些技术，有的已经装备在奥迪公司销售的车型上。

具有“stop＆go”功能的自适应巡航控制。这是一种自动保持与前车安全车距的系统，应用的速度范围从0到250km／h。利用安装在前端的两个雷达传感器，感知范围为250米半径的40度扇形面积。为保证舒适性，最大制动减速度被限制在4米／秒之内。

主动紧急制动。这是一种可以实现车速超过60km／h时的自动全力制动的安全系统。它依靠高精度、宽视场的激光扫描系统，监测前方与左右两侧的障碍物，在避让的机会已经不存在时，启动全力制动，从而避免高速碰撞。

矩阵光束前大灯。它是LED(发光二极管)前大灯技术的新发展。其原理是将LED分成许多点光源，与透镜或反光镜组合，形成多种变化的矩阵光束。根据车上摄像头、导航系统及各种传感器获取的前方道路、行人、物体、气象等信息，自动调节光束形状、强弱乃至颜色。例如，在夜间会车时，对着左前方驶未的汽车，大灯光束将随着车距自动缩小，既照亮道路，又保证对方驾驶员不晃眼。应用矩阵光束的前照灯将会先在一些高档汽车上应用，并替代传统的远、近光前照灯系统。如果这种系统被采用，还会涉及汽车灯光的技术法规的补充修改。

线控技术。线控技术的应用，使得转向、制动与换挡等机构取消了传统的机械连接，代之以传递信息的导线。线控转向系统的方向盘只是一个传达驾驶员意图与感受反馈信息的装置，下面没有了传递机械力的转向柱。这样不仅消除了在汽车碰撞时转向柱对人身的伤害，还可以突破机械传动的局限，使转向特性得到进一步优化，提高驾驶舒适性与安全性。像电动汽车这样的新型动力系统，线控转向使得前舱的设计可以有更多的选择。至于线控制动系统，它非常有利于电驱动汽车的能量回收与机械制动之间的平滑过度。而线控换挡技术对自动泊车与自动引导驾驶创造了条件。后者也是主动安全技术的重要内容。

据了解，奥迪公司为中国媒体举办技术讲座与试乘试驾活动已经是第五年了。奥迪公司的目的无疑是为了宣传自己的产品技术，更好地开拓中国市场。对我来说，每次也都有所收获。做技术讲座的演讲者大多是直接负责项目开发的工程师，而且有充分的机会提出问题，并得到仔细的解答。

主动配电网的运行控制技术 第12篇

面对全球节能减排和能源可持续发展的巨大挑战,大力发展分布式可再生能源发电已经成为必然选择。我国最近发布了一系列鼓励分布式发电的优惠政策,这必将促进我国分布式可再生能源发电的大发展。大规模分布式可再生能源发电连接到10k V及以下的配电网中,在提高节能减排效果,改善环境的同时,其随机、间歇、波动、难以控制的特点,使配电网成为功率双向流动的有源网络,如果协调不当的话,将导致电压波动加大、供电质量下降,电网消纳分布式发电的能力受到限制,因此传统的规划设计手段、保护控制和运行管理方式需要做出根本性的改变。

近年来国际上对于运用主动配电网技术解决以上问题基本达成共识。

主动配电网的核心理念

国际大电网会议对于主动配电网的定义可以简单理解为:主动配电网是一个内部具有分布式能源,具有主动控制和运行能力的配电网。这里所说的分布式能源,包括各种形式的、连接到配电网中的各种分布式发电、分布式储能、电动汽车充换电设施和需求响应资源,即可控负荷。“冷热电”三联供机组和微网都是其中重要的可控资源。

主动配电网的核心是对分布式可再生能源从被动消纳到主动引导与主动利用。通过这一技术可以把配电网从传统的被动型用电网转变成可以根据电网的实际运行状态进行主动调节、参与电网运行与控制的主动配电网。

区别于传统的被动用电网,主动配电网具备下列特征:

要具备一定比例的分布式可控资源;

要有一个网络拓扑可灵活调节的、坚强的配电网络;

要具有较为完善的可观可控水平;

最重要的一点是,要建设一个可以实现协调优化管理的管控中心。

区别于传统配电网,主动配电网的核心理念是主动规划、主动控制、主动管理与主动服务。目的是充分利用分布式能源靠近客户的优势,对配电网的运行状态进行全面感知,实时掌握配电网的运行态势,对发电、负荷及网络结构进行主动控制、主动管理,做到消除隐患于未然;为上级电网和客户提供主动服务,建立上级电网与配电网、配电网与客户之间的良好互动关系。

主动规划主动配电网的第一个核心理念是主动规划,以实现对分布式可再生能源发电的全额消纳。

与传统的配电网规划设计方法十分相似,在配电网规划中,侧重于一次电网架构的确定与变压器容量的选择,很少考虑配电自动化系统、通信系统和配电网管理系统对电网运行可靠性的影响。而采用主动控制技术的设计方法则打破了这一格局。强调规划、建设和运行的完整性、统一性,强调在规划设计阶段,就充分考虑配电网自动化、通信和配电管理系统对改善配电网运行性能所发挥的重大作用,强调协调统一地规划建设坚强可靠的一次电网架构、深度协同的二次自动化系统与功能强大的智能决策支持系统,实现三位一体的协同规划,这是主动规划的第一层涵义。

主动规划的第二层涵义体现在对分布式可再生能源的态度上,对于电网公司而言,分布式发电由于其随机性、波动性、不可控性常常被认为是“垃圾”电。更重要的是,由于其大多建在用户侧,采用“自发自用、余电上网”的分布式电源鼓励政策,分布式发电享受的是零售端的上网电价,使得电网公司的售电收益受到极大的影响。对于分布式发电,在传统配电网中,通常采取“接入即忘”的态度,认为分布式发电渗透率较低,对电网运行影响不大,在规划阶段,只对其进行简单的接入评价,在系统运行阶段,把这些分布式电源看作是正常的扰动,作为负荷处理,不采取任何特别措施。国内外研究表明,这种被动型的配电网对分布式能源的接纳能力不会大于10%。当分布式能源大于这一比例时,为了克服高渗透率分布式发电间歇性、随机性所带来的功率双向流动、电压波动加大、电能质量问题突出等负面影响,需要在规划设计阶段就对配电网中的电源和负荷进行主动规划。主动规划强调由配电网规划设计单位主动对区域内的分布式可再生能源发电能力进行主动评估,掌握区域内分布式可再生发电的资源,主动规划设计分布式电源的接入点,主动评估配电网在消纳不同渗透率下的接纳能力,在消纳能力不足时,对配电网主动进行必要的、前瞻性的改造,确保所有的分布式可再生能源发电可以安全经济地并网。

主动控制主动配电网的第二个核心理念是对电网运行状态进行主动控制。主动控制理论是主动配电网的理论基础。从控制理论上讲,传统的被动控制是出现问题、解决问题,缺乏预见性,没有全局优化的概念;与被动控制相反,主动控制预先分析目标偏离的可能性,并拟订和采取一系列的预防性控制措施,通过提前感知、系统控制,达到统筹优化的目的,最终实现计划目标。在配电网实时运行控制过程中,调控中心必须实时掌握电网的实际运行信息,了解电网中每条线路的负载情况,当电网中出现阻塞时,可以通过主动控制网络结构和网络中的可控设备、各种可控的发电与需求响应负荷,疏解电网中线路的负载情况,达到既保证电网运行安全性,又确保电网运行稳定性的目的。

主动管理主动配电网的第三个核心理念是作为区域能源管理中心实现对区域内所有发电资源的主动管理。在配电网运行过程中,充分利用主动配电网中的“冷热电”三联供、分布式储能、电压调节负荷、需求响应负荷、生物质发电平抑光伏发电的随机性、波动性,通过与电网运行态势的密切互动,达到全额消纳可再生能源发电的目标。

主动服务主动配电网的第四个核心理念是主动服务。主动服务包括,可以为客户提供定制电力服务,根据客户需要提供满足其需求的、可以选择的高品质电能服务;为客户积极参与需求响应、改善能效提供技术支撑;充分利用主动配电网中的可控资源,为上级电网提供电能、在线备用等服务,从而实现配电网与客户、配电网与上级电网之间全面的互动互惠。

全面感知为了实现对配电网的主动控制、主动管理与主动服务,必须实现对配电网更大范围的全面感知。采用更加经济、可靠、先进的传感、通信和控制终端技术,实现对配电网运行状态、分布式发电设备状态、资产设备状态和供电可靠状况的实时、全面的监视,实现配电网的可观测性。如图2 所示,在传统的配电网中,量测监视范围是从110k V的变电站到10k V的网络,对于10k V以下基本不需考虑。对于主动配电网,由于大量的分布式能源连接到10k V及其以下的母线上,而且需求响应资源也大多连接在这些低电压母线上,因而必须对这些低电压供电网络进行全面的监视;为了实现对配电网可控资源的全面控制,必须了解上级电网的运行状态,从而要求将量测范围向下扩大到400V母线,向上扩大到220k V。智能电网的建设和智能电表的大规模安装应用为扩大量测范围奠定了坚实的基础。

主动配电网的技术实现

为了实现主动配电网的上述四个核心理念,实现对主动配电网的高效经济控制,必须充分考虑主动配电网网络规模大且结构复杂、分布式电源的接入点分散且可控性弱、终端用户的行为模式丰富但与系统的交互随机性强的特点,研究主动配电网的运行控制关键技术,开发主动配电网的运行控制系统。

主动配电网运行控制系统的研究目标是为配电网的调度运行控制人员提供一套可以对主动配电网中的运行状态进行全面监视、对配电网中的所有可控资源进行主动控制、主动管理与主动服务的运行控制系统。由四层构成:

由配电网络、充电汽车、分布式发电、储能设备和“冷热电”三联供系统构成的主动配电网能量流层和由通信传感系统、数值天气预报系统和智慧城市信息系统构成的信息流层;

适应主动配电网特点的服务平台层,包括云平台、大数据处理技术和智能电网服务总线;

为满足主动配电网各种运行与控制功能而配备的智能应用层,包括:电网运行态势感知、全电压等级无功电压控制、自适应综合能源优化、分布式发电预测、馈线负荷预报、故障诊断隔离与恢复、合环冲击电流在线评估与调控、风险评估与状态检修等;

集成调控- 运检- 营销于一体的智能决策支持系统。

综合利用多类型时空尺度观测信息的态势感知由状态估计、预想故障快速仿真和风险评估与预警等一序系列软件构成,是评估配电网运行状态、制定电网控制和综合能源优化策略的基础,其特点是要考虑全电压三相网络,并融合智能电表系统、综合信息单元,以及最近提出的配电同步量测等多种信息资源。

分布式发电的大量接入使无功电压控制面临严峻挑战,主动配电网中的无功电压控制必须考虑无功资源的协调配合,以同时实现降压节能和保证电压质量两个目标;同时,需要基于短期、超短期和分布式发电的变化趋势,发展时序递进的无功电压优化计划和策略。

分布式可再生能源的随机性对配电网的灵活性提出了更高的要求。消纳大量分布式可再生能源的有效途径是综合能源优化。综合能源优化充分利用以天然气为原料的“冷热电”三联供、电动汽车充放电设施、储能装置和需求响应等资源在时空上的互补性和可控性,提高整个能源系统的整体利用效率。为充分利用需求响应这样一种有效的负荷控制资源,需要重点发展集群需求响应的控制策略与利润分配机制。

将电网调控、检修和营销系统集成起来,可以实现信息、资源和业务功能的高度集成,充分发挥系统的资源调控能力,提高电力资产利用率,缩短故障停运事件,为用户提供高品质、高可靠、高互动的电能服务。