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视觉辅助的分布式驱动电动汽车路面估计方法

同济大学学报（自然科学版） 2019年第S01期47卷 99-103页

作者：熊璐金达冷搏杨兴吴丽华同济大学汽车学院上海201804 同济大学新能源汽车工程中心上海201804 比亚迪产品规划及汽车新技术研究院广东深圳518118

利用分布式驱动电动汽车车轮转矩精确可知可控的特点,设计基于轮胎纵向力估计的路面附着系数扰动估计器.为提高路面估计算法收敛速度,设计基于车载摄像头的路面辅助辨识方法,利用颜色矩法和灰度共生矩阵法提取路面颜色纹理特征,并基于... 详细信息

利用分布式驱动电动汽车车轮转矩精确可知可控的特点,设计基于轮胎纵向力估计的路面附着系数扰动估计器.为提高路面估计算法收敛速度,设计基于车载摄像头的路面辅助辨识方法,利用颜色矩法和灰度共生矩阵法提取路面颜色纹理特征,并基于支持向量机实现路面分类.基于增益调度方法设计融合估计策略.实车试验的结果表明,相比单一的动力学估计器,该设计算法具有收敛速度快、精度高的特点.

关键词：运动控制路面估计支持向量机多源传感器

基于LuGre动力学摩擦模型的路面估计与车辆制动控制研究

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基于LuGre动力学摩擦模型的路面估计与车辆制动控制研究

作者：李欣上海交通大学

学位级别：硕士

防抱死制动系统能保证汽车制动时的制动距离和方向稳定性,但传统的ABS装置对汽车行驶状况的适应性不能充分利用轮胎/路面间的附着力,而且传统的路面估计方法不能准确反映实际的路面摩擦状况。LuGre轮胎动力学摩擦模型与传统的“魔术公... 详细信息

防抱死制动系统能保证汽车制动时的制动距离和方向稳定性,但传统的ABS装置对汽车行驶状况的适应性不能充分利用轮胎/路面间的附着力,而且传统的路面估计方法不能准确反映实际的路面摩擦状况。LuGre轮胎动力学摩擦模型与传统的“魔术公式”轮胎模型相比,能够较为精确的描述轮胎与路面之间的摩擦行为,更适合用来研究汽车的制动瞬态响应。本文在介绍LuGre轮胎动力学摩擦模型的基础上,利用单轮汽车操纵模型建立系统动力学模型,详细分析系统各个参数对轮胎/路面稳态摩擦特性的影响,对制动压力调节采用增压、保压、减压三种常规调节方式,设计汽车制动自适应控制器、轮胎内部摩擦状态观测器和路面估计器,并用Matlab/simulink实验分析汽车的制动过程,实现参数估计、制动过程的时域仿真等,根据仿真实验结果,比较基于动力学摩擦模型的制动控制与传统制动之间的不同,探讨改进提高制动效果的方法,包括模型、控制策略的改进和制动压力调节等。结果表明,用LuGre动力学摩擦模型设计车辆制动控制器能使汽车应对不同路面、行驶条件、车速变化等实时调整自适应制动控制策略,提高制动效果。这对提高汽车制动安全性具有重要意义。

关键词： LuGre轮胎动力学摩擦模型路面估计参数自适应律制动控制

基于LuGre轮胎动力学摩擦模型的路面估计与车辆自适应制动控制

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传动技术 2007年第4期21卷 26-31页

作者：李欣程晓鸣上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

为了实现车辆的制动最优控制,利用LuGre轮胎动力学摩擦模型,建立车辆的系统动力学模型,首先分析模型参数对地面附着系数与滑移率关系曲线的影响,明确所需估计参数;然后对输入压力采取增压、保压、减压三种方式,在车速、轮速、纵向加速... 详细信息

为了实现车辆的制动最优控制,利用LuGre轮胎动力学摩擦模型,建立车辆的系统动力学模型,首先分析模型参数对地面附着系数与滑移率关系曲线的影响,明确所需估计参数;然后对输入压力采取增压、保压、减压三种方式,在车速、轮速、纵向加速度可测的情况下,采用参数自适应算法在线估计路面参数,并基于滑移率设计制动控制器;最后运用simulink实现车辆的制动过程仿真,得到不同路面的车辆制动输出响应曲线及路面参数估计值,结果表明基于该模型实现车辆制动控制,能使制动策略适应路面参数的随机及连续变化和地面附着能力随车速的变化情况,以提高制动效果。

关键词： LuGre动力学摩擦模型路面估计参数自适应律制动控制

考虑复杂激励条件的分布式驱动电动汽车路面附着系数自适应估计方法

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机械工程学报 2020年第18期56卷 123-133页

作者：熊璐金达冷搏余卓平杨兴同济大学汽车学院上海201804 同济大学新能源汽车工程中心上海201804

路面峰值附着系数是实现车辆高品质运动控制的关键参数,参数估计的精度与实时性会极大地影响控制的效果,而多数动力学估计算法受限于车辆的激励条件,难以达到满意的估计效果。设计一种模糊自适应路面附着系数融合估计方法,充分利用车辆... 详细信息

路面峰值附着系数是实现车辆高品质运动控制的关键参数,参数估计的精度与实时性会极大地影响控制的效果,而多数动力学估计算法受限于车辆的激励条件,难以达到满意的估计效果。设计一种模糊自适应路面附着系数融合估计方法,充分利用车辆纵侧向激励,以实现算法对车辆不同行驶工况的估计适应能力。分别设计不同激励条件下的路面附着系数估计方法,通过车辆状态参数判断满足的激励条件,模糊推理出当前纵侧向轮胎力所能达到的极限,并据此设计融合观测器进行估计结果融合。多工况仿真和实车试验的结果表明,融合观测器在高低附路面下和不同轮胎力激励时能快速估计出路面的峰值附着系数,估计精度较高,同时对轮胎力纵侧耦合的工况具有一定的鲁棒自适应性。

关键词：分布式驱动电动汽车路面估计模糊自适应信息融合

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基于最小二乘的车速解耦路面辨识方法

吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 1821-1830页

作者：刘建泽柳江李敏章新杰青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

针对路面辨识方法需要大量训练集或高的算力支撑不利于驾乘感提升实现的问题,提出了一种改进的最小二乘估计方法,无需训练集,直接采集悬架响应来辨识路面激励及路面等级变化。在建立的路面等级系数和车速为变参数模型的基础上,探讨路面... 详细信息

针对路面辨识方法需要大量训练集或高的算力支撑不利于驾乘感提升实现的问题,提出了一种改进的最小二乘估计方法,无需训练集,直接采集悬架响应来辨识路面激励及路面等级变化。在建立的路面等级系数和车速为变参数模型的基础上,探讨路面激励数据的取样处理规则,通过解耦行驶速度的影响,得到了实时的路面不平度系数。仿真结果表明,A-E级路面综合估值准确度在97%以上,对路面等级突变的响应时间少于0.15 s,对路面输入的跟随性能良好。采集不同路段不同车速下的实车动力学参数进行辨识,试验结果表明,该工况下估计值准确度为98.2%,与三米尺检测法所得实际路面等级相符,验证了这种车速解耦路面辨识方法的可行性及准确性。

关键词：车辆工程路面估计最小二乘法路面不平度车速解耦

UTV车电磁阀式半主动悬架路面自适应控制研究

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UTV车电磁阀式半主动悬架路面自适应控制研究

作者：张凡江苏大学

学位级别：硕士

UTV车具有出色的机动性,能在普通车辆难以行驶的路面上行走自如。复杂多变的路面环境,使得传统的被动悬架已无法满足车辆行驶的动力学性能需求。执行器为电磁阀式减振器的悬架系统阻尼可调,是一种减振性能优良的半主动悬架系统。对其的... 详细信息

UTV车具有出色的机动性,能在普通车辆难以行驶的路面上行走自如。复杂多变的路面环境,使得传统的被动悬架已无法满足车辆行驶的动力学性能需求。执行器为电磁阀式减振器的悬架系统阻尼可调,是一种减振性能优良的半主动悬架系统。对其的控制研究中,大都在单一路面设计系统控制参数,混合路面下悬架控制参数无法根据路面自适应调节,行驶动力学性能提升有限。针对上述问题,本文以UTV车电磁阀式半主动悬架为研究对象,对系统的执行部分、观测部分以及控制部分作了全面的研究,设计了UTV车半主动悬架路面自适应控制系统,以提高车辆在混合路面下行驶的动力学性能。本文主要研究内容如下:首先,分析了CDC（Continuous Damping Control）减振器的结构与工作原理,设计了减振器试验方案,搭建试验台架进行了减振器外特性试验。明晰了半主动悬架控制系统中减振器的工作机理,利用试验数据建立了CDC减振器BP神经网络逆模型,为电磁阀式半主动悬架系统的控制研究提供了基础。其次,研究了UTV车常用行驶路面与随机等级路面的对应关系,基于滤波白噪声法建立了随机路面输入模型。同时,建立了四自由度1/2车电磁阀式半主动悬架系统动力学与状态空间模型,并研究了阻尼系数变化下车辆振动响应幅频特性,为后续的控制研究提供了模型基础与理论借鉴。随后,设计了路面时域估计的传递函数法与NARX神经网络法,发现了传递函数估计法实际应用中的不足。利用AR模型估计路面位移功率谱,采用梯形法思想计算谱密度均方根值,估计路面等级。同时,基于系统可测状态量构建了卡尔曼观测器。路面估计器与卡尔曼观测器为半主动悬架系统控制策略的研究提供了系统输入与系统状态信息。最后,结合减振器逆模型、路面输入模型、路面估计器与卡尔曼观测器,设计了半主动悬架系统自适应最优控制器,分析了UTV车在不同等级路面下的动力学性能需求,采用EGA（Elite Genetic Algorithm）算法确定了各动力学性能需求下的控制参数,进行了混合路面下自适应最优控制器控制效果的仿真验证。仿真结果表明,所设计的控制系统能够实现不同等级路面控制参数的自适应切换,有效满足了不同路面上车辆行驶的动力学性能需求。

关键词： UTV CDC减振器半主动悬架路面估计自适应最优控制

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实时双目立体视觉与障碍检测算法研究

实时双目立体视觉与障碍检测算法研究

作者：曾志豪国防科技大学

学位级别：硕士

双目视觉系统由于具有结构简单,成本低廉,功耗更低,重建结果更加稠密的优点,被广泛应用于无人驾驶和自主机器人等领域。本文以双目立体视觉为核心,给出了一套应用于道路交通环境的实时双目视觉解决方案。本文完成的主要工作如下:1.提出... 详细信息

双目视觉系统由于具有结构简单,成本低廉,功耗更低,重建结果更加稠密的优点,被广泛应用于无人驾驶和自主机器人等领域。本文以双目立体视觉为核心,给出了一套应用于道路交通环境的实时双目视觉解决方案。本文完成的主要工作如下:1.提出了一种基于特征选择的Census匹配算子设计方法。该方法充分结合了特征选择的核心思想,联合使用信息增益,相关性和匹配错误率等评价函数,通过启发式前向搜索和包裹式选择得到Census匹配算子。实验表明,该方法得到的Census匹配算子具有错误率更低和效率更高的优点,有利于算法加速和硬件部署。2.设计并实现了基于FPGA的双目视觉系统。以本文提出的基于特征选择的Census匹配算子和基于方向梯度的路径加权半全局匹配算法为核心,设计和优化了面向FPGA的立体匹配算法,并且具体介绍了基于FPGA的双目视觉系统设计。实验表明,本文算法在面向FPGA的立体匹配算法中具有更低错误率,系统具有较好的运行速度和资源占用情况。本文提出的分块图像校正方法,与传统的图像校正策略相比,具有BRAM资源占用少和DDR访问效率高等优点,有利于高分辨率或畸变严重的多摄像头图像校正场合的应用;核心算法并行设计则充分利用了组合逻辑和倍频复用方法,使得系统可以针对不同的帧率要求和资源限制适配不同的硬件平台。3.设计了基于视差图的自由空间估计和障碍检测算法。从双目几何原理出发,通过公式推导和图像分析,提出了一种高效的无参化道路视差估计方法,它可以适应远处的起伏路面,减少漏检和误检。同时,我们挖掘了纹理梯度信息用于计算自由空间和检测障碍物,只选取局部梯度极值点作为候选节点参与动态规划过程,可以大幅减少计算量,并且将梯度信息纳入代价方程,获得了更精确的检测结果。多个场景实验表明,本文提出的算法在精度和运行效率两方面都要优于标准算法,对于远处的障碍物和起伏的路面具有较好的检测效果,算法实时性较高,有利于自主导航和物体识别等后续任务的跟进。

关键词：双目立体视觉特征选择 Census FPGA 路面估计障碍检测

基于人车闭环模型预测控制的四驱车辆动力分配稳定性控制研究

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基于人车闭环模型预测控制的四驱车辆动力分配稳定性控制研究

作者：陈凯琪安徽农业大学

学位级别：硕士

稳定性是一直是车辆研究领域内的重要内容,提高稳定性对车辆行驶安全性有着至关重要的作用。车辆主动安全控制系统是针对车辆稳定性研制出的能够提升车辆行驶稳定性的控制系统,本文以四驱车辆为研究对象,对其行驶过程中的稳定性做出以... 详细信息

稳定性是一直是车辆研究领域内的重要内容,提高稳定性对车辆行驶安全性有着至关重要的作用。车辆主动安全控制系统是针对车辆稳定性研制出的能够提升车辆行驶稳定性的控制系统,本文以四驱车辆为研究对象,对其行驶过程中的稳定性做出以下研究:(1)通过Simulink建立出完整的四驱车辆模型、Dugoff轮胎模型以及二自由度模型等辅助计算模型,并通过在Carsim软件中设立开环与闭环仿真工况验证建立的四驱车辆模型的可靠性。通过引入驾驶员预瞄理论建立基于预瞄最优曲率的驾驶员模型,通过该模型使得车辆能够有效的跟踪目标路径,进而建立出完整的人车闭环系统,在研究车辆稳定性控制中将现实车辆行驶过程中的驾驶员的物理特性考虑在内,使得整个稳定性研究系统更加的全面以及完善。之后基于无迹卡尔曼滤波算法建立出路面附着系数估计器,该估计器能够精准且快速的估计出各轮胎的路面附着系数,有助于车辆行驶过程中的状态参数以及四驱动力分配中轮胎负荷率的计算。(2)分析车辆行驶过程中失稳的原因,并且研究质心侧偏角以及横摆角速度对车辆稳定性的影响,将二者设定为车辆稳定性控制器的控制参数。在车辆行驶过程中将驾驶员通过预瞄目标路径最优曲率得到的最优方向盘转角输入二自由度模型中计算出期望状态时的横摆角速度与质心侧偏角,基于模型预测算法建立出上层运动状态跟踪的控制器,将当前车辆实时与期望的横摆角速度、质心侧偏角之间的差值作为控制器的输入计算出所需的附加横摆力矩。下层四驱稳定性控制系统将上层控制器计算所得的横摆力矩通过四驱传动系统分配给驱动轮,并且将车轮的最低轮胎负荷率作为四驱动力分配的目标函数,使得车辆达到期望状态的同时降低轮胎负荷率,进而提升车辆的稳定性裕量,之后通过离线仿真验证其控制策略的有效性。(3)设计四驱车辆动力分配系统中电控分动器以及限滑差速器的执行器以及控制程序,通过NI实时控制器等设备进行硬件在环仿真测试,验证四驱车辆动力分配稳定性控制策略的实时有效性。

关键词：四驱车辆驾驶员模型路面估计模型预测稳定性控制硬件在环

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分布式驱动电动汽车驱动防滑控制

上海汽车 2016年第2期 23-30页

作者：刘飞邬肖鹏傅稳古涛滕飞上海汽车集团股份有限公司技术中心上海201804

设计了分布式驱动电动汽车积分抗饱和驱动防滑控制算法,算法包括基于李雅普诺夫理论的路面附着系数估计器和基于改进的卡尔曼滤波车速估计器。对四轮驱动平台车进行实车验证并与传统内燃机汽车进行对比,试验表明:加载本算法的车辆在车... 详细信息

设计了分布式驱动电动汽车积分抗饱和驱动防滑控制算法,算法包括基于李雅普诺夫理论的路面附着系数估计器和基于改进的卡尔曼滤波车速估计器。对四轮驱动平台车进行实车验证并与传统内燃机汽车进行对比,试验表明:加载本算法的车辆在车轮滑移率控制方面效果较好,控制算法对不同附着系数路面适应性较强。

关键词：分布式驱动驱动防滑路面估计车速估计