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基于摄像头和车道线的增强定位系统

吉林大学学报（工学版） 2023年第3期53卷 663-673页

作者：何科丁海涛许男郭孔辉吉林大学汽车工程学院长春130022

针对传统利用摄像头识别的车道线侧向定位技术中,因车道或者其左右边界点匹配错误导致换道等工况下行驶易造成较大定位误差的问题,本文结合换道识别方法,首先提出了多指标加权评价地图匹配算法,设计了车道左右边界点确定方法;然后,在准... 详细信息

针对传统利用摄像头识别的车道线侧向定位技术中,因车道或者其左右边界点匹配错误导致换道等工况下行驶易造成较大定位误差的问题,本文结合换道识别方法,首先提出了多指标加权评价地图匹配算法,设计了车道左右边界点确定方法;然后,在准确匹配到车道和其边界点的基础上,提出了一种基于摄像头的双边界线侧向定位方法,提高了车辆相对车道的侧向定位精度;最后,将摄像头与全球定位系统(GPS)、惯性测量单元(IMU)、轮式里程计和轻量化车道级地图融合形成一个完整的定位系统。实验结果表明,与传统利用摄像头与车道线融合定位方法相比,本文设计的定位系统精度和稳定性有了明显提升,为自动驾驶定位提供了一种低成本、高精度的解决方案。

关键词：车辆工程摄像头车道线传感融合定位地图匹配

考虑参数不确定性的UniTire轮胎模型与车辆稳定性分析

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机械工程学报 2022年第16期58卷 247-257页

作者：许男张紫薇杨宇航许家孟吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 一汽解放汽车有限公司商用车开发院长春130011

极限工况下,轮胎力学特性以及摩擦特性对车辆稳定性的影响至关重要。但是实际行驶中的路面条件和轮胎参数都存在随机不确定性,这种不确定性会对车辆动力学,尤其是极限临界状态下的车辆稳定性产生重要影响。对大量橡胶摩擦试验台和高速... 详细信息

极限工况下,轮胎力学特性以及摩擦特性对车辆稳定性的影响至关重要。但是实际行驶中的路面条件和轮胎参数都存在随机不确定性,这种不确定性会对车辆动力学,尤其是极限临界状态下的车辆稳定性产生重要影响。对大量橡胶摩擦试验台和高速轮胎试验台试验数据分析发现轮胎刚度和摩擦系数的不确定性可以分别用均匀分布和正态分布的随机特性进行数学描述。在此基础上借助广义混沌多项式建立考虑参数不确定性的UniTire随机轮胎模型,该模型能够描述不确定性影响下的轮胎力学响应,以提供更加准确的轮胎力学特性预测。为验证不确定性对整车操纵稳定性的影响,将UniTire随机模型嵌入十四自由度车辆模型中,选取极端条件下转向盘阶跃和正弦工况进行仿真分析。结果表明,极限工况下,轮胎状态参数的不确定性变化,会引发轮胎附着能力在一定范围内的随机性,影响车辆临界状态的稳定性。研究成果可为车辆极端条件下的稳定性研究提供理论基础。

关键词：轮胎随机性广义混沌多项式理论 UniTire模型操纵稳定性极限工况

基于Transformer的轮式里程计误差预测模型

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吉林大学学报（工学版） 2023年第3期53卷 653-662页

作者：何科丁海涛赖宣淇许男郭孔辉吉林大学汽车工程学院长春130022

针对利用轮式里程计定位时会产生难以预测和多变误差的问题,提出了使用Transformer神经网络建立轮式里程计误差预测模型,以准确预测变化的里程误差,提高了轮式里程计的定位精度。首先,建立不考虑工况特征和考虑工况特征两种模型。然后,... 详细信息

针对利用轮式里程计定位时会产生难以预测和多变误差的问题,提出了使用Transformer神经网络建立轮式里程计误差预测模型,以准确预测变化的里程误差,提高了轮式里程计的定位精度。首先,建立不考虑工况特征和考虑工况特征两种模型。然后,在多种工况下与LSTM模型进行对比实验,结果表明:在常规和挑战性工况下,本文模型相比LSTM模型具有更高的精度、稳定性和可靠性。同时,相比于不考虑工况特征,考虑工况特征能有效提高模型的整体性能。

关键词：车辆工程自动驾驶定位轮式里程计深度学习 Transformer模型

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复合工况下四轮驱动电动汽车操纵稳定性控制

机械工程学报 2021年第8期57卷 205-220页

作者：许男李小雨吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

设计一个考虑车辆侧纵向耦合的模型预测控制器(Model predictive control,MPC)用于提升四轮驱动电动汽车在复合工况下的操纵性和稳定性。基于传统UniTire轮胎模型,推导面向控制器设计的复合工况UniTire轮胎模型解析表达式;基于前后轮侧... 详细信息

设计一个考虑车辆侧纵向耦合的模型预测控制器(Model predictive control,MPC)用于提升四轮驱动电动汽车在复合工况下的操纵性和稳定性。基于传统UniTire轮胎模型,推导面向控制器设计的复合工况UniTire轮胎模型解析表达式;基于前后轮侧偏角相平面提出一种新的车辆稳定性评价标准,通过前后轮侧偏角的位置到坐标原点的距离判断车辆的稳定性,给出定量的稳定性指标;采用MPC控制器结构将车辆操纵性控制、稳定性控制以及四轮滑移率约束作为目标函数,采用复合工况UniTire轮胎模型表达式和双轨车辆模型构建预测模型,并且通过稳定指标和轮胎滑移率实时调整各个目标的权重以达到最优的控制效果;通过Simulink-CarSim联合仿真和硬件在环(HiL)测试对算法进行验证,结果表明,该控制器能够根据车辆稳定性指标动态调节跟踪权重,有效提升车辆的操纵性和稳定性。并且由于复合UniTire轮胎模型的使用,极限工况下控制器决策的四轮力矩更小,有效地抑制轮胎滑移率的增加。

关键词：四轮驱动电动汽车复合工况UniTire轮胎模型稳定性指标模型预测控制轮胎侧偏角相平面硬件在环测试

基于Padé模型降阶法的车辆侧倾动力学研究

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农业工程学报 2017年第17期33卷 91-97页

作者：陈翔许男郭孔辉吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130025

为简化对车辆侧倾动力学的研究特别是对车身侧倾角的估算和控制,提出针对车身侧倾角的Padé模型降阶方法。该文首先建立了线性三自由度车辆模型,并在此基础上推导出了车身侧倾角的传递函数,由于此传递函数的高阶特性难以用于车辆侧倾动... 详细信息

为简化对车辆侧倾动力学的研究特别是对车身侧倾角的估算和控制,提出针对车身侧倾角的Padé模型降阶方法。该文首先建立了线性三自由度车辆模型,并在此基础上推导出了车身侧倾角的传递函数,由于此传递函数的高阶特性难以用于车辆侧倾动力学的计算与控制中,所以接着对所推导出的侧倾角传递函数进行降阶处理。又考虑到车身侧倾的低频特性以及Padé模型降阶法在低频区能有较好的拟合效果,该文采用Padé模型降阶法对车身侧倾角传递函数进行降阶处理。为了验证降阶后模型的有效性,从时域、频域和复域3个方面分别进行了论证,并通过Truck Sim和Matlab进行了仿真对比。结果表明降阶后的模型在低频区具有较好的逼近效果,此降阶方法可以简化对车辆侧倾动力学的研究,并可以将此降阶模型应用于车身侧倾角的估算和控制中。

关键词：车辆模型动力学侧倾角 Padé降阶法时域频域稳定性

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基于悬架虚拟主销运动计算的主动回正控制

吉林大学学报（工学版） 2017年第1期47卷 21-27页

作者：丁金全许男郭孔辉吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

根据多连杆悬架的运动学特点,对车轮转向过程中虚拟主销的运动学特性进行了分析。应用瞬时轴线理论,对虚拟主销的运动量进行解算,计算出主销后倾拖距的变化。提出了一种主动回正控制策略,对车辆回正过程由于虚拟主销移动及载荷转移造成... 详细信息

根据多连杆悬架的运动学特点,对车轮转向过程中虚拟主销的运动学特性进行了分析。应用瞬时轴线理论,对虚拟主销的运动量进行解算,计算出主销后倾拖距的变化。提出了一种主动回正控制策略,对车辆回正过程由于虚拟主销移动及载荷转移造成的回正力矩减小量进行补偿。仿真结果表明,应用基于虚拟主销运动计算的主动回正控制可以改善车辆的回正性能。

关键词：车辆工程多连杆悬架虚拟主销运动学计算主动回正控制

基于运动学方法和运动几何方法融合的质心侧偏角估计

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机械工程学报 2020年第2期56卷 121-129页

作者：李小雨许男郭孔辉吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

针对车辆质心侧偏角难以直接测量的问题,提出一种基于运动学方法和运动几何方法融合的质心侧偏角估计方法。基于三自由度车辆运动学模型构建一个扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman filter,EKF),用于质心侧偏角的动态值估计。设计出一种... 详细信息

针对车辆质心侧偏角难以直接测量的问题,提出一种基于运动学方法和运动几何方法融合的质心侧偏角估计方法。基于三自由度车辆运动学模型构建一个扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman filter,EKF),用于质心侧偏角的动态值估计。设计出一种基于车辆运动几何关系的估计方法,利用质心侧偏角与前后轮侧偏角之间的运动几何关系,以及UniTire轮胎模型实现质心侧偏角稳态值的估计。然后根据两种估计方法的特点,设计出一种基于质心侧偏角动态特性的数据融合方法,提高了质心侧偏角估计结果的精度。基于CarSim软件的仿真结果表明,该融合估计方法对传感器信号噪声和误差具有较好的鲁棒性,能够在各种路面条件和驾驶操作条件下实现对车辆质心侧偏角的准确估计。

关键词：质心侧偏角估计融合估计方法运动学方法运动几何方法

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对接路面轮胎瞬态侧偏特性研究

机械工程学报 2017年第22期53卷 143-151页

作者：陈平许男白帆郭孔辉吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 上汽通用五菱汽车股份有限公司柳州545007

对接路面轮胎瞬态侧偏特性对于车辆方向稳定性至关重要。通过仿真与试验的手段研究对接路面轮胎瞬态侧偏特性及其机理。建立用于对接路面轮胎瞬态侧偏特性仿真的轮胎模型,通过考虑胎体复杂弹性变形,并将印迹区域内胎面单元离散处理,得... 详细信息

对接路面轮胎瞬态侧偏特性对于车辆方向稳定性至关重要。通过仿真与试验的手段研究对接路面轮胎瞬态侧偏特性及其机理。建立用于对接路面轮胎瞬态侧偏特性仿真的轮胎模型,通过考虑胎体复杂弹性变形,并将印迹区域内胎面单元离散处理,得到轮胎滚动过程中胎面单元的变形特性,推导出基于胎面变形的轮胎力和力矩的一般表达式。利用高-低附对接路面台架试验数据对模型进行了验证。通过仿真研究对接路面轮胎瞬态侧向力和回正力矩特性,深入分析对接路面轮胎瞬态侧偏力学特性机理以及轮胎胎体弹性、轮胎侧偏角和摩擦因数阶跃幅值对这一特性的影响。分析结果表明,胎体侧向平移刚度对侧向力松弛特性影响很显著。胎体平移刚度越大,侧向力松弛长度越短。研究工作有助于对接路面工况轮胎瞬态特性半经验建模以及车辆在对接路面上的方向稳定性分析和相关控制策略开发。

关键词：轮胎特性瞬态侧偏对接路面轮胎建模

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自动离合器接合规律及控制系统的研究

自动离合器接合规律及控制系统的研究

作者：许男哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

自动离合器,是在传统机械离合器的基础上加装电子控制系统,利用现代电子技术实现离合器操纵的自动化。该系统主要是由各种传感器、电子控制单元和动作执行器组成。通过该系统与传统手动变速器的组合就可以轻松实现换挡操作的半自动化,... 详细信息

自动离合器,是在传统机械离合器的基础上加装电子控制系统,利用现代电子技术实现离合器操纵的自动化。该系统主要是由各种传感器、电子控制单元和动作执行器组成。通过该系统与传统手动变速器的组合就可以轻松实现换挡操作的半自动化,换档时,驾驶员可直接操纵档杆换档,离合器自动完成分离和接合动作,无须人为踩踏离合器和接合过程中的油离配合等复杂操作。该系统将会大大改善换档操纵性能,并赋予人们一种全新的驾驶感受,具有广阔的发展前景。起步过程中的离合器控制是自动离合器系统的关键和难点之一。离合器控制受负载条件、道路条件、气候条件、车辆磨损状况及驾驶员意图等诸多因素的影响,同时控制目标不但需要满足车辆的平顺性要求,还要满足减少离合器滑磨,延长离合器使用寿命的目标。平顺性和离合器磨损是两个矛盾的指标,如何使这两个指标都能达到令人满意的效果是车辆起步过程中离合器控制的关键。因此研究离合器的接合规律和制定离合器的接合控制策略是本论文的重点和难点内容。自动离合器系统控制可分为两层:决策层和执行层。决策层根据驾驶员意图、车辆运行状态和行驶环境确定目标指令,执行层则按此目标指令进行执行机构的控制。针对执行层控制器,本文分析了离合器的执行机构及其工作原理,制定了离合器驱动电机控制策略。通过仿真显示制定的电机控制策略能够较好的满足离合器控制的需求。针对决策层控制器,必须仔细研究离合器的接合规律。本文详细分析了离合器膜片弹簧的动态工作特性、离合器的接合过程、评价指标及其影响因素,建立了离合器接合过程中的车辆动力学模型。通过对各种控制方法的分析,本文采用了模糊控制方法来设计控制器。控制器分为两层,第一层根据输入判断驾驶员起步意图,第二层根据起步意图、离合器主从动盘的转速比和离合器接合行程来控制离合器的接合速度。通过在Matlab/simulink中建立仿真模型,对不同起步意图进行了仿真,结果表明模糊控制策略能正确反映驾驶员的起步要求,实现离合器的顺利接合。进行了自动离合器电控系统的开发设计,设计完成电控离合器控制器硬件和驱动电路,并在此基础上进行了控制软件的编制。

关键词：自动离合器起步模糊控制仿真