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机械工程学报 2024年

作者：周晨徐飞翔宁波工业互联网研究院有限公司中国矿业大学信息与控制工程学院

为了提高四轮独立转向车辆多种转向模式切换过程中的舒适性、安全性和切换效率，提出一种车辆转向模式切换轨迹多目标优化方法。首先，构建四轮独立转向车辆动力学和运动学模型；建立基于B样条曲线的车辆瞬时转向中心切换轨迹；其次，... 详细信息

为了提高四轮独立转向车辆多种转向模式切换过程中的舒适性、安全性和切换效率，提出一种车辆转向模式切换轨迹多目标优化方法。首先，构建四轮独立转向车辆动力学和运动学模型；建立基于B样条曲线的车辆瞬时转向中心切换轨迹；其次，选取车辆转向模式切换过程中安全性、舒适性、切换效率等性能评价指标，构建多性能目标协同优化目标函数和约束条件，运用粒子群算法对转向模式切换轨迹进行优化，实现多性能目标协同的四轮独立转向车辆转向模式切换轨迹最优规划；最后，基于仿真和自主研制的整车试验测试平台，对所提出的四轮独立转向车辆转向模式切换轨迹优化方法进行验证。在前轮转向模式切换到后轮转向模式的仿真工况下，相比于切换目标已知的多目标和双目标优化方法，所提出的优化方法使得切换效率分别提升了20.73%、27.78%，安全性分别提升了6.67%、15.15%。仿真和试验结果表明所提出的转向模式切换轨迹优化方法能够有效提高四轮独立转向车辆在转向模式切换过程中的切换效率、舒适性和安全性。

关键词：四轮独立转向车辆转向模式切换轨迹规划多目标优化实车试验测试

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四轮独立转向车辆转向模式切换轨迹多目标优化方法研究

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机械工程学报 2024年第6期 306-320页

作者：周晨徐飞翔中国矿业大学信息与控制工程学院福建省移动机械绿色智能驱动与传动重点实验室

为了提高四轮独立转向车辆多种转向模式切换过程中的舒适性、安全性和切换效率，提出一种车辆转向模式切换轨迹多目标优化方法。首先，构建四轮独立转向车辆动力学和运动学模型，并建立基于B样条曲线的车辆瞬时转向中心切换轨迹；其次... 详细信息

为了提高四轮独立转向车辆多种转向模式切换过程中的舒适性、安全性和切换效率，提出一种车辆转向模式切换轨迹多目标优化方法。首先，构建四轮独立转向车辆动力学和运动学模型，并建立基于B样条曲线的车辆瞬时转向中心切换轨迹；其次，选取车辆转向模式切换过程中安全性、舒适性、切换效率等性能评价指标，构建多性能目标协同优化目标函数和约束条件，运用粒子群算法对转向模式切换轨迹进行优化，实现多性能目标协同的四轮独立转向车辆转向模式切换轨迹最优规划；最后，基于仿真和自主研制的整车试验测试平台，对所提出的四轮独立转向车辆转向模式切换轨迹优化方法进行验证。在前轮转向模式切换到后轮转向模式的仿真工况下，相比于切换目标已知的多目标和双目标优化方法，所提出的优化方法使得切换效率分别提升了20.73%、27.78%，安全性分别提升了6.67%、15.15%。仿真和试验结果表明所提出的转向模式切换轨迹优化方法能够有效提高四轮独立转向车辆在转向模式切换过程中的切换效率、舒适性和安全性。

关键词：四轮独立转向车辆转向模式切换轨迹规划多目标优化实车试验测试

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车辆自动驾驶的线控EPS系统研究

车辆自动驾驶的线控EPS系统研究

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作者：万奕琨长安大学

学位级别：硕士

无人驾驶汽车行业掀起了新一轮的工业技术浪潮,以线控化为核心的自动驾驶技术正从根本上影响着汽车工业和公共交通,它涵盖了环境感知、人工智能与控制决策等多种功能。其中,作为自动驾驶底层控制之一的线控转向是实现主动安全功能与驾... 详细信息

无人驾驶汽车行业掀起了新一轮的工业技术浪潮,以线控化为核心的自动驾驶技术正从根本上影响着汽车工业和公共交通,它涵盖了环境感知、人工智能与控制决策等多种功能。其中,作为自动驾驶底层控制之一的线控转向是实现主动安全功能与驾驶路径跟踪必要的关键技术,其控制决策能力关乎车辆的行驶安全。本文以电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)平台为设计依托,开展对于车辆线控转向的研究,以期获得满足自动驾驶功能的线控转向控制器。本文得到国家重点研发项目“全息交通状态重构与车辆群体协同控制测试验证(NO.SQ2018YFB16003105)”的资助。本文以管柱式电动助力转向系统(Column Electric Power Steering,C-EPS)作为研究基础,针对线控EPS系统建立数学模型,进而对系统关键件参数计算选型,转向执行电机的控制策略,驾驶模式切换等关键技术进行研究,设计研发了一种车辆自动驾驶的线控EPS系统,对于车辆自动驾驶功能的实现有巨大的理论意义和实际应用价值。在研究车辆自动驾驶的线控EPS系统的过程中,主要完成了以下工作。本文首先在分析不同类型电动助力转向系统的基础上,选择C-EPS作为转向执行机构,对线控转向系统的硬件控制芯片、转向执行电机和扭矩传感器等进行设计和选型,使用Xilinx公司的ZYNQ-7020芯片作为控制器芯片,该芯片将中央处理器(Central Processing Unit,CPU)与现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)集于一体,是一种全新异构平台。其次,依据车辆线控转向的原理,设计转向助力特性曲线,并针对自动转向功能设计了“三闭环”模糊控制器。通过MATLAB/Simulink进行仿真实验并搭建空载实验台对设计的控制器进行验证。随后,本文还对驾驶模式切换进行了研究,利用扩张观测器估算驾驶员手力矩,增加转向模式过渡单元,解决了模式切换过程中的系统准确感知驾驶员干预问题和操纵的平滑性及安全性等问题。最后,对于线控EPS系统的自动转向功能进行仿真实验和台架实验,对自动转向系统的转角跟随功能进行设计验证。实验数据表明,本文设计的线控EPS转向系统可以实现对于自动转向驾驶的控制以及转向模式切换的功能,系统具有良好的转角跟随效果,在转向模式切换时有良好的快速性和平滑性,具有较强的实际应用价值。

关键词：线控系统 ZYNQ 模糊PID 自动转向控制转向模式切换

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