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汽车路面附着系数融合观测方法研究

北京航空航天大学学报 2024年

作者：雍加望董懿瑶李岩松陈艳艳冯能莲中国铁路北京局集团有限公司北京动车段北京工业大学城市建设学部北京工业大学城市环境与生命学部

路面附着系数（TRFC，Tire-Road Friction Coefficient）是影响汽车行驶稳定性与动力学控制的关键因素，而采用非线性模型的无迹卡尔曼滤波（UKF，Unscented Kalman Filter）TRFC观测器在车辆起步或路面条件发生突变时收敛较慢，采用线... 详细信息

路面附着系数（TRFC，Tire-Road Friction Coefficient）是影响汽车行驶稳定性与动力学控制的关键因素，而采用非线性模型的无迹卡尔曼滤波（UKF，Unscented Kalman Filter）TRFC观测器在车辆起步或路面条件发生突变时收敛较慢，采用线性模型的强跟踪卡尔曼滤波（STKF，Strong Tracking Kalman Filter）TRFC观测器在较大侧向加速度工况下精度显著降低。因此，提出一种基于UKF和STKF融合的TRFC观测方法。建立了面向控制的线性2自由度和非线性3自由度车辆模型、Dugoff轮胎模型；基于线性车辆模型并引入时变渐消因子，设计了STKF-TRFC观测器；基于非线性车辆模型和轮胎模型建立了UKF-TRFC观测器；探索轮胎侧向线性区域与非线性区域之间的临界点，在临界区域利用渐消记忆加权最小二乘法对两种观测器结果进行融合。硬件在环仿真试验结果表明：所提出的融合观测方法对车速与路面条件变化表现出较强的鲁棒性与精确性，相比单一STKF-TRFC观测器和UKF-TRFC观测器，其平均绝对误差最高分别降低了94.9%和78.1%，其均方根误差最高分别降低了59.2%和56.9%。

关键词：路面附着系数融合观测强跟踪卡尔曼滤波无迹卡尔曼滤波

基于非线性动态模型的质子交换膜燃料电池故障诊断

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化工学报 2022年

作者：冯能莲赵倩倩雍加望北京工业大学环境与生命学部北京工业大学北京市交通工程重点实验室

为了对质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）系统进行故障诊断以提高系统的安全性和可靠性，针对PEMFC系统的强非线性，在九阶状态空间模型的基础上提出一种滑模观测器实时生成残差，利用故障阈值检测法建...

为了对质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）系统进行故障诊断以提高系统的安全性和可靠性，针对PEMFC系统的强非线性，在九阶状态空间模型的基础上提出一种滑模观测器实时生成残差，利用故障阈值检测法建立故障特征矩阵检测故障，进而为了隔离故障，引入相对故障敏感度函数建立理论相对故障敏感度矩阵，在系统运行时实时计算各故障相对故障敏感度与理论相对故障敏感度的欧氏距离，最小欧氏距离对应的故障则为系统发生的故障，结果验证了所提出的基于模型的故障诊断方法的有效性，且所构建观测器可以估计PEMFC系统中难以直接测取的状态变量，平均相对误差在6%以内。

关键词：

基于ESHB系统的自适应自动紧急制动控制策略

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汽车安全与节能学报 2022年第2期13卷 300-308页

作者：雍加望李岩松冯能莲刘亚辉交通工程北京市重点实验室(北京工业大学) 北京工业大学城市建设学部北京100124 汽车安全与节能国家重点实验室(清华大学) 北京100084 北京工业大学环境与生命学部北京100124

为降低汽车碰撞风险,提升安全性与舒适性,提出一种基于电动伺服液压制动(ESHB)系统的自适应自动紧急制动(AEB)的分层控制策略。考虑了路面附着因数和车辆行驶状态,构建车辆模型、轮胎模型及路面峰值附着因数观测器;进行台架测试和实车... 详细信息

为降低汽车碰撞风险,提升安全性与舒适性,提出一种基于电动伺服液压制动(ESHB)系统的自适应自动紧急制动(AEB)的分层控制策略。考虑了路面附着因数和车辆行驶状态,构建车辆模型、轮胎模型及路面峰值附着因数观测器;进行台架测试和实车实验。结果表明:路面附着因数观测稳态误差小于3%;制动压力跟随稳态误差小于100 kPa;在相对车速70 km/h以内实现有效避撞;在兼备舒适性前提下,相较于固定即碰时间(TTC)阈值的多级制动控制策略,本策略的一级和二级制动请求分别提前了0.2 s和0.1 s。因此,本策略能适应路面附着条件的变化,实现避撞控制。

关键词：汽车安全自动紧急制动(AEB) 电动伺服液压制动(ESHB) 路面附着因数多级制动

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液力机械传动车辆起步加速动态性能仿真

农业机械学报 2002年第1期33卷 32-35页

作者：冯能莲郑慕侨马彪北京理工大学车辆与交通工程学院北京市100081

为研究车辆液力机械传动系统的动态性能 ,以车辆液力机械传动系统的组成和工作原理为基础 ,建立了系统的当量动力学模型和数学模型 ,进而建立了系统的 Matlab/ Sim ulink仿真模型。对直驶起步加速换挡工况进行了仿真 ,得到了发动机转矩... 详细信息

为研究车辆液力机械传动系统的动态性能 ,以车辆液力机械传动系统的组成和工作原理为基础 ,建立了系统的当量动力学模型和数学模型 ,进而建立了系统的 Matlab/ Sim ulink仿真模型。对直驶起步加速换挡工况进行了仿真 ,得到了发动机转矩时间历程 ,液力变矩器泵轮、涡轮角速度时间历程 ,换挡离合器油压特性 ,换挡离合器主、被动边角速度时间历程 ,以及车辆速度。

关键词：液力机械传动动态性能仿真起步加速动态履带车辆系统

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车辆全速巡航系统的干扰解耦鲁棒控制

中国科学（E辑） 2009年第12期39卷 1963-1982页

作者：宾洋李克强冯能莲 Department of Mechanical Engineering University of Wisconsin-Milwaukee 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 北京工业大学环能学院汽车系北京100124

建立了集成被控车辆及车辆间纵向行驶动力学特性的新型全速巡航系统模型,针对模型中存在的外界干扰、参数不确定性及非线性特性,提出了一种干扰解耦鲁棒控制方法.该方法首先根据非线性干扰解耦(nonlinear disturbance decoupling,即NDD... 详细信息

建立了集成被控车辆及车辆间纵向行驶动力学特性的新型全速巡航系统模型,针对模型中存在的外界干扰、参数不确定性及非线性特性,提出了一种干扰解耦鲁棒控制方法.该方法首先根据非线性干扰解耦(nonlinear disturbance decoupling,即NDD)原理,实现对模型中确定部分外界干扰的解耦,在此基础上,利用变结构控制(variable structure control,即VSC)中滑动模的不变性特性,消除模型中余下不确定性部分的影响,最后将其应用于纵向行驶车辆全速自适应巡航控制(adaptive cruise control,即ACC)系统,并通过仿真计算验证其控制效果.结果表明,结合NDD原理及VSC方法设计的车辆全速ACC系统,不仅对被控车辆内部各种不确定因素具有良好的鲁棒性能,而且能够较好的消除被控车辆低速走停(stop and go,即SG)工况下的强非线性特性,以及高速行驶中前导车频繁加/减速的外部干扰影响.此外,控制系统结构简单,可实现其控制性能的全局最优化.

关键词：纵向行驶车辆动力学不确定性扰动非线性干扰解耦鲁棒控制

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混合动力摩托车动力性能匹配与控制策略

北京工业大学学报 2009年第11期35卷 1543-1547页

作者：么居标贾桢周大森冯能莲北京工业大学环境与能源工程学院北京100124 北京电子科技职业学院北京100029

混合动力摩托车的研究是以嘉陵JL50QZC摩托车为平台,在其发动机主体结构不变的基础上,开发一套基于车速的直流无刷电机驱动和LPG发动机混合动力控制系统.本实验研究借助台架实验,优化出用于匹配混合动力的发动机控制参数,并由电机驱动力... 详细信息

混合动力摩托车的研究是以嘉陵JL50QZC摩托车为平台,在其发动机主体结构不变的基础上,开发一套基于车速的直流无刷电机驱动和LPG发动机混合动力控制系统.本实验研究借助台架实验,优化出用于匹配混合动力的发动机控制参数,并由电机驱动力-阻力平衡图优化出用于匹配混合动力的电机控制参数,比较发动机与电机控制参数,得到混合动力摩托车控制策略和驱动切换速度点.通过道路实验,验证了控制策略的正确性和驱动切换的平稳性.

关键词：混合动力摩托车动力匹配控制策略

基于非线性动态模型的质子交换膜燃料电池故障诊断

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化工学报 2022年第9期73卷 3983-3993页

作者：雍加望赵倩倩冯能莲北京工业大学北京市交通工程重点实验室北京100124 北京工业大学环境与生命学部北京100124

为了对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统进行故障诊断以提高系统的安全性和可靠性,针对PEMFC系统的强非线性,在九阶状态空间模型的基础上提出一种滑模观测器实时生成残差,利用故障阈值检测法建立故障... 详细信息

为了对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统进行故障诊断以提高系统的安全性和可靠性,针对PEMFC系统的强非线性,在九阶状态空间模型的基础上提出一种滑模观测器实时生成残差,利用故障阈值检测法建立故障特征矩阵检测故障,进而为了隔离故障,引入相对故障敏感度函数建立理论相对故障敏感度矩阵,在系统运行时实时计算各故障相对故障敏感度与理论相对故障敏感度的欧氏距离,最小欧氏距离对应的故障则为系统发生的故障,结果验证了所提出的基于模型的故障诊断方法的有效性,且所构建观测器可以估计PEMFC系统中难以直接测取的状态变量,平均相对误差在6%以内。

关键词：质子交换膜燃料电池滑模观测器故障检测故障隔离

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XiL智能汽车技术开发系列平台建设与研究

实验技术与管理 2022年第10期39卷 151-156页

作者：雍加望冯琦李岩松冯能莲张卫强北京工业大学北京市交通工程重点实验室北京100124 上海交通大学系统控制与信息处理教育部重点实验室上海200240 北京工业大学环境与生命学部北京100124

将在环验证技术与车辆工程、交通工程等专业教学资源相融合,进行了XiL(x-in-the-loop)智能汽车技术开发系列平台建设。XiL系列平台包括模型在环平台(MiL,model-in-the-loop)、软件在环平台(SiL,software-in-the-loop)、硬件在环平台(HiL... 详细信息

将在环验证技术与车辆工程、交通工程等专业教学资源相融合,进行了XiL(x-in-the-loop)智能汽车技术开发系列平台建设。XiL系列平台包括模型在环平台(MiL,model-in-the-loop)、软件在环平台(SiL,software-in-the-loop)、硬件在环平台(HiL,hardware-in-the-loop)及实车在环平台(ViL,vehicle-in-the-loop)。平台决策层基于快速控制原型设备运行算法模型,执行层集成实车线控底盘、传感器及通信系统,感知层基于PreScan软件提供环境感知类传感器模块及虚拟场景,具备智能汽车整车、系统、零部件及样机开发与测试,智能驾驶控制策略设计与验证,车路协同系统仿真与实验等能力。各子平台能够独立进行功能开发与测试,其测试结果之间也可相互验证,形成完整的技术开发闭环验证平台。

关键词：智能汽车在环平台测试实践

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车辆液力机械传动系统换挡过程动态特性仿真

农业机械学报 2001年第3期32卷 15-19页

作者：冯能莲郑慕侨马彪北京理工大学车辆与交通工程学院北京市100081

为研究车辆液力机械传动系统换挡过程的动态特性 ,基于动力换挡离合器及其液压控制系统的结构和工作原理 ,建立了车辆动力传动系统的动力学模型 ,并进一步分析建立了各组成部分的数学模型。在 Matlab/Simulink图形建模环境的支持下建立... 详细信息

为研究车辆液力机械传动系统换挡过程的动态特性 ,基于动力换挡离合器及其液压控制系统的结构和工作原理 ,建立了车辆动力传动系统的动力学模型 ,并进一步分析建立了各组成部分的数学模型。在 Matlab/Simulink图形建模环境的支持下建立了车辆动力传动系统的仿真模型。仿真结果表明 ,该模型能够有效地模拟车辆液力机械传动系统换挡的动态过程 ,可以用来预测系统的性能。

关键词：液力机械传动系变速换挡机构动态特性仿真车辆