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Composite Braking Control Strategy for Electromechanical-Hydraulic Vehicles

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2024年第4期10卷 1722-1732页

作者： Zewen Meng Jichao Hong Hongxin Zhang Tiezhu Zhang Xiaoming Xu qinghai zhao Jian Yang College of Mechanical and Electrical Engineering Qingdao UniversityQingdao 260071China Power Integration and Energy Storage Systems Engineering Technology Center(Qingdao) Qingdao 260071China School of Mechanical Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Shunde Graduate School of University of Science and Technology Beijing Foshan 528000China

Short driving ranges and low braking energy recovery efficiencies are two recognized technical bottlenecks to be overcome in electric vehicles. In this paper, a novel electromechanical-hydraulic coupling system is proposed and integrated as a powertrain for electric vehicles, which can assist the electric vehicle to fully utilize its braking energy. The hydraulic regenerative braking force and electric regenerative braking force can provide all the braking needs using the medium and small braking intensities. Furthermore, an improved compound brake control strategy based on the braking force distribution is proposed and simulated. The results show that under the premise of ensuring braking stability, the electromechanical-hydraulic coupling driving electric vehicle can adapt to various working conditions with excellent energy-saving results. The hydraulic accumulator recovery efficiency is above 99%, and the state of charge consumption rate of the battery pack can be reduced by more than 9%. More importantly, the proposed hybrid power system can significantly improve the driving range and energy efficiency, as well as reduce the consumers' mileage anxiety in electric vehicles.

关键词： Braking control strategy electric vehicle electromechanical-hydraulic coupling energy recovery state of charge

改进粒子群算法的自动充电机械臂时间最优轨迹研究

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机械科学与技术 2024年第3期43卷 423-429页

作者：朱浩赵清海郑群锋宁长久青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程研究中心山东青岛266071 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

针对桁架充电机械臂关节空间轨迹规划的时间优化问题,提出了一种非线性动态学习因子的粒子群算法。通过运动学分析获取工作空间,引入3-5-3多项式插值进行轨迹规划。结合运动过程中的速度与加速度约束,寻求运动过程中的最短时间。对比改... 详细信息

针对桁架充电机械臂关节空间轨迹规划的时间优化问题,提出了一种非线性动态学习因子的粒子群算法。通过运动学分析获取工作空间,引入3-5-3多项式插值进行轨迹规划。结合运动过程中的速度与加速度约束,寻求运动过程中的最短时间。对比改进粒子群算法和基本粒子群算法的收敛速度,分析各关节优化前后运动时间的变化情况,并进行仿真实验验证。结果表明:改进粒子群算法的收敛性能较基本粒子群算法更快,整体运动时间缩短约33%,证实改进粒子群算法的可行性。

关键词：桁架充电机械臂时间优化非线性动态学习因子粒子群算法

考虑Gauss移动热源瞬态效应的传热结构拓扑优化

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应用数学和力学 2024年第1期45卷 72-84页

作者：周崇伟赵清海陈建良时高松青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程研究中心山东青岛266071

针对热源位置随时间发生变化的结构热传导问题,考虑Gauss移动热源进行瞬态热传导拓扑优化设计.分别以整个时间历程内传热结构散热弱度最小化与区域温度最大值最小化为设计目标,体积分数为约束条件,采用伴随变量法推导目标函数与约束条... 详细信息

针对热源位置随时间发生变化的结构热传导问题,考虑Gauss移动热源进行瞬态热传导拓扑优化设计.分别以整个时间历程内传热结构散热弱度最小化与区域温度最大值最小化为设计目标,体积分数为约束条件,采用伴随变量法推导目标函数与约束条件的敏度信息,借助移动渐进线法更新设计变量,研究了不同Gauss热源移动路径与移动速度对拓扑优化结果的影响.结果表明,瞬态拓扑结构相较于稳态结果具有明显时变性,同时最佳传热构型受到热源加热时间和移动速度及路径的多重影响.

关键词：瞬态效应 Gauss移动热源拓扑优化散热弱度传热结构

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汽车半主动座椅悬架自适应模糊神经滑模控制

机械设计 2024年第4期41卷 28-35页

作者：贾继良赵清海杨景周陈满青岛大学机电工程学院山东青岛266071

针对含有人体模型的5自由度座椅悬架系统,设计一种基于自适应模糊神经网络(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)的滑模控制器(ANFIS-SMC)。首先,设计一种时变滑模面,通过调整其斜率使系统状态点快速到达滑模面,从而提升系统... 详细信息

针对含有人体模型的5自由度座椅悬架系统,设计一种基于自适应模糊神经网络(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)的滑模控制器(ANFIS-SMC)。首先,设计一种时变滑模面,通过调整其斜率使系统状态点快速到达滑模面,从而提升系统控制速度;其次,通过ANFIS对切换增益在线调节,用切换项消除干扰,实现控制器在复杂多源干扰下精确控制;最后,仿真验证采用双曲正切函数代替切换项中的符号函数,使得输出更连续,有效降低抖振。仿真结果表明:该控制器能有效提高系统的跟踪性能和响应速度,对不确定性干扰具有较好的鲁棒性,带有该控制器的座椅悬架乘坐舒适性明显改善。

关键词：半主动座椅悬架滑模控制自适应模糊神经网络鲁棒性

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基于安全攸关控制的车辆协同换道控制研究

自动化与仪器仪表 2024年第3期 163-166,170页

作者：杜思雨赵清海何田青岛大学自动化学院山东青岛266071 青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程研究中心山东青岛266071

针对智能交通中车辆换道的安全性与通行效率问题,以网联自动驾驶车辆(Connected and Automated Vehicle,CAV)协同换道控制为研究对象,提出了一种安全攸关型车道自动变换控制策略。首先,基于安全攸关控制原理,提出一种改进的车辆协同变... 详细信息

针对智能交通中车辆换道的安全性与通行效率问题,以网联自动驾驶车辆(Connected and Automated Vehicle,CAV)协同换道控制为研究对象,提出了一种安全攸关型车道自动变换控制策略。首先,基于安全攸关控制原理,提出一种改进的车辆协同变道控制器,提高车辆换道效率,称为新形式CLF-CBF-QP(Control Lyapunov Function-Control Barrier Function-Quadratic Programming)控制器;其次,搭建车辆协同换道控制系统,保障车辆换道的安全性。通过MATLAB仿真平台在高速公路场景下验证所提出的控制策略的安全性和可行性,仿真对比控制器优化前后的性能。仿真结果表明:所提出的控制策略能够保障车辆换道的安全性,改进后的控制器提高了车辆换道成功率。

关键词：智能交通协同换道控制安全攸关控制控制屏障函数控制李雅普诺夫函数二次规划

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油管外接管生产线送料切断控制系统设计

现代制造工程 2024年第4期 146-152页

作者：林思安王继荣赵清海王鑫磊李军青岛大学机电工程学院青岛266071 青岛大学威海创新研究院威海264200 青岛大学计算机科学技术学院青岛266071

针对油管外接管生产过程中切断精确度低、废料率高,各设备相互独立及自动化程度较低等问题,在传统钢管切割设备的基础上优化设计了精确送料单元、锁紧切割单元、自动下料单元。基于S7-1500 PLC进行了油管外接管自动生产线控制系统的硬... 详细信息

针对油管外接管生产过程中切断精确度低、废料率高,各设备相互独立及自动化程度较低等问题,在传统钢管切割设备的基础上优化设计了精确送料单元、锁紧切割单元、自动下料单元。基于S7-1500 PLC进行了油管外接管自动生产线控制系统的硬件及软件设计,利用TIA Portal设计控制逻辑,采用西门子KTP1200人机交互面板对生产线工作状态进行实时监控,实现对整机的协调控制。实验测试表明,所设计的油管外接管自动生产线自动化程度高、运行稳定,显著提高了油管外接管的生产效率与自动化程度。

关键词：精确送料锁紧切割自动生产线人机交互

Deep Learning Based Automatic Charging Identification and Positioning Method for Electric Vehicle

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2023年第9期136卷 3265-3283页

作者： Hao Zhu Chao Sun Qunfeng Zheng qinghai zhao School of Mechanical and Electrical Engineering Qingdao UniversityQingdao266071China School of Mechanical Engineering Beijing Institute of TechnologyBeijing100081China National Engineering Research Center for Intelligent Electrical Vehicle Power System Qingdao UniversityQingdao266071China

Electric vehicle charging identification and positioning is critically important to achieving automatic *** terms of the problem of automatic charging for electric vehicles,a dual recognition and positioning method based on deep learning is *** method is divided into two parts:global recognition and localization and local recognition and *** the specific implementation process,the collected pictures of electric vehicle charging attitude are classified and *** is trained with the improved YOLOv4 networkmodel and the corresponding detectionmodel is *** contour of the electric vehicle is extracted by the BiSeNet semantic segmentation *** minimum external rectangle is used for positioning of the electric *** on the location relationship between the charging port and the electric vehicle,the rough location information of the charging port is *** automatic charging equipment moves to the vicinity of the charging port,and the camera near the charging gun collects pictures of the charging *** model is detected by the Hough circle,the KM algorithmis used for featurematching,and the homography matrix is used to solve the *** results show that the dual identification and location method based on the improved YOLOv4 algorithm proposed in this paper can accurately locate the charging *** accuracy of the charging connection can reach 80%.It provides an effective way to solve the problems of automatic charging identification and positioning of electric vehicles and has strong engineering practical value.

关键词： Electric vehicle automatic charging identification and positioning deep learning

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小口径组合桩在滑坡抢险中的设计方法探讨

路基工程 2024年第1期 191-197页

作者：薛海洋赵青海姚裕春中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

为适应滑坡抢险工程的时效性和安全性,在分析小口径组合桩加固机理的基础上,提出设计流程、计算方法及具体参数取值,并应用于某铁路大临道路工程修建期间诱发的一处滑坡整治工程中,通过监控量测和数值模拟分析,验证该设计方法在抢险工... 详细信息

为适应滑坡抢险工程的时效性和安全性,在分析小口径组合桩加固机理的基础上,提出设计流程、计算方法及具体参数取值,并应用于某铁路大临道路工程修建期间诱发的一处滑坡整治工程中,通过监控量测和数值模拟分析,验证该设计方法在抢险工程中的可行性。工程效果证明,计算方法及具体参数取值较为合理。

关键词：工程滑坡抢险整治措施小口径组合桩设计方法参数取值

Improved RRT^(∗)Algorithm for Automatic Charging Robot Obstacle Avoidance Path Planning in Complex Environments

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2023年第12期137卷 2567-2591页

作者： Chong Xu Hao Zhu Haotian Zhu Jirong Wang qinghai zhao College of Mechanical and Electrical Engineering Qingdao UniversityQingdao266071China School of Arts and Sciences University of PennsylvaniaPhiladelphiaPA 19104USA National Engineering Research Center for Intelligent Electrical Vehicle Power System Qingdao UniversityQingdao266071China

A new and improved RRT∗algorithm has been developed to address the low efficiency of obstacle avoidance planning and long path distances in the electric vehicle automatic charging robot *** algorithm enables the robot to avoid obstacles,find the optimal path,and complete automatic charging *** maintains the global completeness and path optimality of the RRT algorithmwhile also improving the iteration speed and quality of generated paths in both 2D and 3D path *** finding the optimal path,the B-sample curve is used to optimize the rough path to create a smoother and more optimal *** comparison experiments,the new algorithmyielded reductions of 35.5%,29.2%,and 11.7%in search time and 22.8%,19.2%,and 9%in path length for the 3D ***,experimental validation of the automatic charging of electric vehicles was conducted to further verify the effectiveness of the *** simulation experimental validation was carried out by kinematic modeling and building an experimental *** error between the experimental results and the simulation results is within 10%.The experimental results show the effectiveness and practicality of the algorithm.

关键词： Path planning RRT∗ deep learning obstacle avoidance