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极限操纵工况下CACC汽车队列的非线性动力学特性

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中国公路学报 2024年

作者：吴相稷杨秀建陈峥王申义昆明理工大学机电工程学院昆明理工大学交通工程学院

目前汽车队列控制研究中对车辆轮胎力附着极限操纵工况考虑较少，相应的队列控制策略可能无法满足低附着、高速近距跟驰等极限工况下队列的安全稳定行驶。因此，本文针对探讨较多应用前景较好的协同自适应巡航控制（Cooperative Adaptiv... 详细信息

目前汽车队列控制研究中对车辆轮胎力附着极限操纵工况考虑较少，相应的队列控制策略可能无法满足低附着、高速近距跟驰等极限工况下队列的安全稳定行驶。因此，本文针对探讨较多应用前景较好的协同自适应巡航控制（Cooperative Adaptive Cruise Control， CACC）汽车队列，研究轮胎力附着极限操纵工况下的CACC队列系统的非线性动力学特性，旨在为极限操纵工况下CACC汽车队列的控制策略设计提供理论依据。考虑轮胎力的非线性饱和特性，建立了队列-个体车辆一体化非线性动力学系统，基于控制增益参数空间分析研究了极限工况下队列的平衡点稳定性和头-尾弦稳定性特性。结果表明：极限工况下队列稳定性增益参数设计范围非常有限，在自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control， ACC）队列的基础上增加对领航车的跟驰控制变为CACC队列，会导致平衡点稳定性增益参数设计范围变小，但是可以大大增加头-尾弦稳定性的增益参数设计范围；极限工况下弦稳定性比平衡点稳定性的要求更为苛刻，弦稳定性的增益参数空间要显著小于平衡点稳定性的参数空间；与ACC队列相比，CACC队列对极限工况下车速、路面附着等变化在保持队列稳定性方面体现出了更强的适应能力和抗扰能力，具有显著优势。

关键词：汽车工程汽车队列协同自适应巡航控制非线性动力学稳定性分析队列控制

面向队列实际行为特性的混合交通流建模及分析

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系统仿真学报 2024年第4期36卷 929-940页

作者：王曦杨秀建贾晓寒王申义昆明理工大学交通工程学院云南昆明650500 昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为探讨自主汽车队列实际行为特性对交通流的影响,针对混入前车跟驰(PF)汽车队列的混合交通流,考虑队列实际行为特性并按照其实际控制策略进行建模,基于元胞自动机方法建立了混合交通流模型。仿真分析表明:队列车头时距、队列渗透率、队... 详细信息

为探讨自主汽车队列实际行为特性对交通流的影响,针对混入前车跟驰(PF)汽车队列的混合交通流,考虑队列实际行为特性并按照其实际控制策略进行建模,基于元胞自动机方法建立了混合交通流模型。仿真分析表明:队列车头时距、队列渗透率、队列规模、控制增益等队列特征对混合交通流呈现出耦合及非线性的影响特性,不同队列特征下的混合交通流时空特征差异显著;减小队列车头时距或增加队列渗透率对提升道路的通行能力总体是有利的;队列规模及控制增益对交通流量的一致性影响规律不明显,都需要结合其他队列特征进行具体分析。

关键词：智能交通汽车队列元胞自动机混合交通流前车跟驰

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激光雷达/IMU/车辆运动学约束紧耦合SLAM算法

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中国惯性技术学报 2024年第6期32卷 547-554,564页

作者：杨秀建颜绍祥黄甲龙昆明理工大学交通工程学院昆明650500

针对自动驾驶车辆在全球导航卫星系统(GNSS)信号不足场景下的定位需求,提出了一种激光雷达/惯性测量装置(IMU)/车辆运动学约束紧耦合的同时定位与地图构建(SLAM)算法。首先,基于IMU角速度、车辆后轴轮速和前轮转角构建车辆运动学约束,... 详细信息

针对自动驾驶车辆在全球导航卫星系统(GNSS)信号不足场景下的定位需求,提出了一种激光雷达/惯性测量装置(IMU)/车辆运动学约束紧耦合的同时定位与地图构建(SLAM)算法。首先,基于IMU角速度、车辆后轴轮速和前轮转角构建车辆运动学约束,将车辆运动的位移和姿态信息解耦,构建位移和姿态约束以提高优化结果的准确性;然后,根据点云特征点数量和车辆转向角度引入自适应调整系数,实时调节车辆运动学约束的权重。最后,基于IMU角速度和车辆后轴轮速构建里程计模型,为后端紧耦合优化提供精准的初始值,避免陷入局部最优。不同道路场景下的测试结果表明,所提算法与LeGO_LOAM和LIO_SAM算法相比,平均平面定位精度分别提高了32%和29%,为自动驾驶车辆提供了一种GNSS信号不足情况下的短时高精度定位解决方案。

关键词：自动驾驶同时定位与地图构建多传感器融合车辆运动学

面向复杂环境的UWB/LiDAR/IMU组合定位方法

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中国惯性技术学报 2024年第7期32卷 654-662页

作者：杨秀建敖鹏沈世全杨义兴皇甫尚昆昆明理工大学交通工程学院昆明650500

针对室外全球卫星导航系统(GNSS)拒止并且超宽带(UWB)和LiDAR在非视距和点云特征稀疏环境下定位效果较差的问题,提出了一种面向复杂环境的UWB/LiDAR/惯性测量单元(IMU)组合定位方法。首先,利用LiDAR和UWB的互补特性设计了时变因子,用于... 详细信息

针对室外全球卫星导航系统(GNSS)拒止并且超宽带(UWB)和LiDAR在非视距和点云特征稀疏环境下定位效果较差的问题,提出了一种面向复杂环境的UWB/LiDAR/惯性测量单元(IMU)组合定位方法。首先,利用LiDAR和UWB的互补特性设计了时变因子,用于对车辆进行重定位;然后,引入三种运动模型描述车辆的运动状态,各模型采用无迹卡尔曼滤波方法设计滤波器;最后,将重定位后的车辆定位和IMU的测量数据作为交互式多模型-无迹卡尔曼滤波算法的状态输入,解算出最终的车辆位置。实验结果表明,所提组合定位方法具有较高的定位精度,相对于UWB和LiDAR单一传感器,视距环境下的定位精度分别提升了35.1%和22.8%,非视距环境下分别提升了53.1%和27.2%;所提重定位方法相对于UWB和LiDAR单一传感器,视距环境下的定位精度分别提升了23.2%和8.7%,非视距环境下分别提升了42.9%和11.4%,体现出了较高的定位精度和对复杂环境的适应能力。

关键词：无人车辆融合定位超宽带交互式多模型无迹卡尔曼滤波

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找春天

快乐语文 2024年第2期 12-13页

作者：杨秀建不详

春天被困在北极熊的梦里了。雪人站在河边,用西红柿做的眼睛望了望智慧河,她着急地嘟囔道:“怎么还不来呀?”她想赶紧融化成水,然后流进河里,开始新一年的旅行。“往年这个时候,春天早就来了!”路过的奇奇猪说,“春天是不是生病了呀?”... 详细信息

春天被困在北极熊的梦里了。雪人站在河边,用西红柿做的眼睛望了望智慧河,她着急地嘟囔道:“怎么还不来呀?”她想赶紧融化成水,然后流进河里,开始新一年的旅行。“往年这个时候,春天早就来了!”路过的奇奇猪说,“春天是不是生病了呀?”“不会的,我早上和秋天通过电话,他说春天早就出发了!”雪人闷闷不乐地说。

关键词：北极熊西红柿春天生病

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智能车辆弯道速度与转向自适应耦合控制

昆明理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期49卷 161-170页

作者：熊坚何扬帆刘果杨秀建昆明理工大学交通工程学院云南昆明650500 昆明理工大学城市学院云南昆明650500

针对车辆在弯道高速行驶时的轨迹跟踪精度低和转向稳定性差的问题,提出了一套基于车辆运动学模型的横纵向耦合控制算法.采用不同于纯跟踪的预瞄式期望前轮转角计算方法,并利用横向加速度约束进行纵向控制,同时设计了高速条件下的预瞄二... 详细信息

针对车辆在弯道高速行驶时的轨迹跟踪精度低和转向稳定性差的问题,提出了一套基于车辆运动学模型的横纵向耦合控制算法.采用不同于纯跟踪的预瞄式期望前轮转角计算方法,并利用横向加速度约束进行纵向控制,同时设计了高速条件下的预瞄二级减速控制算法,实现转向与速度联合控制.为了提高算法的工况适应性,采用麻雀搜索算法根据道路曲率和车速优化预瞄时间,并基于Simulink和Prescan联合仿真,验证算法在不同曲率弯道下的控制效果.结果表明:采用基于麻雀搜索算法寻优的预瞄式横纵向耦合控制算法能够较好地改善轨迹跟踪精度和转向的平顺性,且算法对不同曲率道路场景的适应性很强.将仿真结果和驾驶模拟数据对比,结果显示,该算法和自然人驾驶方式吻合度较高.

关键词：智能车辆轨迹跟踪麻雀搜索算法转向与速度耦合控制

液罐车防波板对液体纵向晃动及车辆动力学的影响

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机械设计与制造 2024年第8期402卷 287-293页

作者：杨秀建余间溪张生斌吴相稷昆明理工大学交通工程学院云南昆明650500

为研究液罐车防波板对液体纵向晃动及车辆动力学的影响,进行液罐车的液体纵向晃动受力预测及动力学分析。首先基于计算流体力学(CFD)软件FLUENT对罐体施加纵向加速度激励,获得不同充液率下有无防波板的液体纵向晃动力和晃动力矩。利用... 详细信息

为研究液罐车防波板对液体纵向晃动及车辆动力学的影响,进行液罐车的液体纵向晃动受力预测及动力学分析。首先基于计算流体力学(CFD)软件FLUENT对罐体施加纵向加速度激励,获得不同充液率下有无防波板的液体纵向晃动力和晃动力矩。利用仿真数据,训练得到有无防波板的罐内液体纵向晃动Elman神经网络预测模型,以此建立一个简化的双轴液罐车整车纵向动力学模型。通过模型直线制动工况的仿真,考察防波板不同布置方式下制动距离的响应。结果表明:Elman神经网络预测模型可以有效地预测有无防波板的罐体受力;罐体内设置防波板可以减小车辆制动距离,且防波板两头小(等间距)中间大的布置方式的制动距离较小,有利于液罐车的纵向制动稳定性。

关键词：液罐车 CFD Elman神经网络液体晃动模型防波板

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