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基于行为规约近端策略优化的自主交叉口管理方法

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：高镇海郝鹤声高菲赵睿吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林大学汽车工程学院

自主交叉口管理以群体协同的方式控制智能网联汽车在无信号交叉口通行。然而，现有方法的实时性和交通效率有待提高。尽管强化学习技术已经被探索应用于交叉口车辆协同控制，但其仅依靠奖励驱动，难以确保绝对的交通安全。此外，在多智... 详细信息

自主交叉口管理以群体协同的方式控制智能网联汽车在无信号交叉口通行。然而，现有方法的实时性和交通效率有待提高。尽管强化学习技术已经被探索应用于交叉口车辆协同控制，但其仅依靠奖励驱动，难以确保绝对的交通安全。此外，在多智能体系统中独立训练各智能体的策略会导致训练难以收敛。为解决这些问题，本文首先提出了一种基于强化学习的群体协同算法，将单智能体近端策略优化扩展到多智能体协同合作的复杂交互环境中，以解决多智能体系统的复杂合作挑战。其次，将无信号交叉口车辆集中式协同控制形式化为多智能体强化学习问题，并提出一种安全增强的交叉口集中式协同控制方法——行为规约近端策略优化。该方法将形式化安全验证及行为规约融入到群体协同算法，以指导策略安全迭代优化和避免非安全驾驶行为，进一步保障未知场景下的通行安全；最后，通过仿真软件Carla进行模拟实验。仿真结果表明，行为规约的纳入牺牲了8.06%的通行效率，获得了100%的安全提升；相较典型的模型预测控制方法，本文方法将计算时间缩短到1/326倍，交通效率提高了67.0%，碰撞率从63.5%降低到0，舒适性提升了26.5%。

关键词：车辆工程自主交叉口管理智能网联汽车强化学习形式化验证

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考虑双重不确定性的智能车辆碰撞风险评估

吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：赵睿袁其瑞连家俊高菲胡宏宇高镇海吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室

为了提高智能车辆的安全性，智能驾驶系统必须能够精准预测交通场景的演变以及准确评估潜在碰撞的风险，尤其是考虑到未来车辆状态和运动不确定性。针对这一问题，本文提出了一种考虑双重不确定性的碰撞风险评估方法，涵盖车辆多状态感... 详细信息

为了提高智能车辆的安全性，智能驾驶系统必须能够精准预测交通场景的演变以及准确评估潜在碰撞的风险，尤其是考虑到未来车辆状态和运动不确定性。针对这一问题，本文提出了一种考虑双重不确定性的碰撞风险评估方法，涵盖车辆多状态感知不确定性以及考虑驾驶员控制输入与道路几何因素的车辆运动模型不确定性。首先，采用扩展卡尔曼滤波器完成车辆状态估计，结合道路几何与驾驶员行为优化匹配运动模型，通过模型切换阈值确定以及横摆角速度权重分配实现了不同运动学模型切换，以使得模型更适配当前驾驶场景，进行更精准的不确定性车辆轨迹预测。其次，通过启发式蒙特卡洛模拟对采样轨迹点进行潜在碰撞的检验，并将碰撞风险量化为未来碰撞概率，其中确定性检测作为启发式信息以显著提高估计效率。最后，依据中国新车评价规程，在Prescan中搭建了四种典型碰撞场景，包括直线行驶追尾碰撞、交叉路口侧向碰撞、变道超车正向碰撞和曲线行驶追尾碰撞，以进行方法验证和评估。结果表明，在多种碰撞场景中，本方法能够在车辆发生碰撞前2秒准确感知风险并提供100%的碰撞概率预警，有效避免或减轻碰撞。

关键词：智能驾驶双重不确定性轨迹预测碰撞风险评估

低温高应变量衬板控轧高固溶Al-Mg合金高强塑性与高热稳定性机制

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金属学报 2024年第4期60卷 473-484页

作者：田滕查敏殷皓亮花珍铭贾海龙王慧远吉林大学材料科学与工程学院汽车材料教育部重点实验室长春130025 吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012 吉林大学未来科学国际合作联合实验室长春130012

通过大变形技术制备的高强Al-Mg合金具有广阔应用前景,但其塑性低和高温稳定性差的缺点严重限制其进一步发展。本工作采用低温高应变量衬板控轧(cryogenic high-reduction hard-plate rolling,CHR-HPR)制备了兼具高强塑性(抗拉强度约597... 详细信息

通过大变形技术制备的高强Al-Mg合金具有广阔应用前景,但其塑性低和高温稳定性差的缺点严重限制其进一步发展。本工作采用低温高应变量衬板控轧(cryogenic high-reduction hard-plate rolling,CHR-HPR)制备了兼具高强塑性(抗拉强度约597 MPa、延伸率约7.7%)和高热稳定性的高固溶Mg含量Al-9Mg合金。利用EBSD、TEM、硬度测量和拉伸实验等方法系统研究了Mg含量对CHR-HPR Al-Mg合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:CHR-HPR Al-9Mg合金中高含量固溶Mg原子与低温变形促进合金中形成了高密度位错及小角晶界,显著提高合金的屈服强度;高含量固溶Mg原子与可动位错交互作用引起的动态应变时效导致合金加工硬化能力提高,进一步提高了合金的抗拉强度和塑性。此外,在再结晶退火过程中,高含量固溶Mg原子有效地抑制位错滑移、钉扎晶界,延缓回复与再结晶的发生。因此,CHR-HPR Al-Mg合金热稳定性随固溶Mg含量增加而显著提高,其中CHR-HPR Al-9Mg合金再结晶温度达到400℃。

关键词： Al-Mg合金低温衬板控轧加工硬化力学性能微观组织再结晶

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面向转向制动工况的制动力动态分配策略

汽车工程 2024年第10期46卷 1755-1765页

作者：吴桐荣劲王军年孙文初亮葛林鹤湖北汽车工业学院汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室十堰442002 吉林大学汽车工程学院长春130022 常州工学院汽车工程学院常州213032

受轮胎侧偏、载荷横移等因素的影响,汽车在转向制动工况下的动力学行为比直线制动更复杂。深入探究该工况下改善汽车循迹能力的制动力分配策略,对于保障行车安全具有重要意义。对此,本文以电子机械制动为载体,进一步研究转向制动工况下... 详细信息

受轮胎侧偏、载荷横移等因素的影响,汽车在转向制动工况下的动力学行为比直线制动更复杂。深入探究该工况下改善汽车循迹能力的制动力分配策略,对于保障行车安全具有重要意义。对此,本文以电子机械制动为载体,进一步研究转向制动工况下的制动力分配策略。首先,以2自由度汽车动力学模型为参考,基于模型预测控制算法求解汽车保持稳定行驶时前和后轴车轮所需的最低侧向力。然后,通过在线求解附着椭圆得出可供各车轮制动的最大纵向力。在此基础上,以最大纵向力为依据进一步计算制动力分配系数,实现制动力优化分配。仿真和试验结果表明:所提出的制动力分配策略能够根据汽车行驶工况、载荷状态和路面附着条件动态调节制动力分配比例,提升了转向制动工况汽车的循迹能力。

关键词：制动力动态分配转向制动电子机械制动模型预测控制循迹能力

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L3级自动驾驶接管过程驾驶员情景意识研究

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 410-418页

作者：胡宏宇张慧珺姚荣涵陈国迎高菲吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 大连理工大学交通运输学院大连116024

针对L3级自动驾驶驾驶员接管准备情况,进行了驾驶员在从事不同类型的非驾驶相关任务(NDRTs)下的情景意识研究。基于驾驶模拟器搭建了面向L3级自动驾驶的仿真测试场景,通过情景意识问卷与驾驶员眼动行为测量对情景意识准备情况进行讨论... 详细信息

针对L3级自动驾驶驾驶员接管准备情况,进行了驾驶员在从事不同类型的非驾驶相关任务(NDRTs)下的情景意识研究。基于驾驶模拟器搭建了面向L3级自动驾驶的仿真测试场景,通过情景意识问卷与驾驶员眼动行为测量对情景意识准备情况进行讨论分析。研究结果表明:随着NDRTs占据感官模态的增多,驾驶员的注意力会更少集中在驾驶任务上,对于驾驶环境元素的关注也会相应减少,对情景意识的恢复产生负面影响。

关键词：车辆工程自动驾驶汽车接管情景意识非驾驶相关任务眼动行为

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不规则Y形铝型材多点拉弯成形截面变形分析

吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 105-113页

作者：李义吕晨阳梁继才梁策吉林大学材料科学与工程学院长春130022 吉林大学汽车材料教育部重点实验室长春130022 吉林大学重庆研究院重庆401123

为了提高型材多点拉弯成形后的成形质量,基于ABAQUS有限元模拟了不规则Y形铝型材多点拉弯成形中截面变形规律。首先,通过控制变量法探究了不同工艺参数(模具数、弯曲半径、预拉伸量、补拉伸量和摩擦因数)对制件截面变形分布的影响规律... 详细信息

为了提高型材多点拉弯成形后的成形质量,基于ABAQUS有限元模拟了不规则Y形铝型材多点拉弯成形中截面变形规律。首先,通过控制变量法探究了不同工艺参数(模具数、弯曲半径、预拉伸量、补拉伸量和摩擦因数)对制件截面变形分布的影响规律。其次,为了综合考虑各工艺参数间的相互作用,结合正交试验分析进一步探究了各工艺参数对制件最大截面变形的影响程度。结果显示,补拉伸量变化时,截面宽度变形最大值为1.58 mm,最小值为1.06mm,其变化幅度为49.1%;截面高度变形最大值为1.25mm,最小值为0.77 mm,其变化幅度为62.3%,即补拉伸量对截面变形的影响最大。最后,综合分析后确定多点拉弯最优成形方案,并通过模拟和试验验证了该成形方案的可行性,从而极大地提高制件的成形质量。

关键词：多点拉弯截面变形控制变量法工艺参数正交试验

基于外差相敏色散光谱技术的宽动态范围甲烷气体检测

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中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 789-800页

作者：周晨马柳昊王宇武汉理工大学汽车工程学院湖北武汉430070 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

为实现痕量甲烷气体的宽动态范围高灵敏度检测,本文开展了双边带拍频抑制模式的外差相敏色散光谱技术研发,研究了电光调制器工作特性以及偏置电压调控方法,对比了抑制与非抑制模式下的色散相位谱轮廓与信噪比,并对检测性能(如线性动态... 详细信息

为实现痕量甲烷气体的宽动态范围高灵敏度检测,本文开展了双边带拍频抑制模式的外差相敏色散光谱技术研发,研究了电光调制器工作特性以及偏置电压调控方法,对比了抑制与非抑制模式下的色散相位谱轮廓与信噪比,并对检测性能(如线性动态检测范围)进行了系统研究。基于近红外分布式反馈激光器和电光调制器,搭建了外差相敏色散甲烷气体检测系统,通过探索和分析电光调制器的最佳工作区间,实现了双边带拍频抑制进而得到了大幅值、高信噪比的色散相位信号。测量了典型高频(1.2 GHz)强度调制下甲烷/氮气标气的色散相位信号,获取了色散相位信号峰峰值随气体浓度的变化规律。同时开展了波长调制光谱技术实验,对两种技术的线性度、检测动态范围和对光功率波动的抗干扰性能进行对比研究。最后,通过测量不同浓度的标气验证了该系统在宽动态、快速时间响应下的性能。所开发的基于外差相敏色散光谱技术的甲烷检测系统具有线性度高(R^(2)=0.9999),动态检测范围宽(38.5 ppm~40%),且对光功率波动免疫性高的显著优势。本文研发的基于外差相敏色散光谱技术的气体检测技术在宽动态范围检测和实际现场检测应用领域具有广阔的前景。

关键词：相敏检测色散光谱双边带拍频抑制甲烷检测宽动态范围

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液力变矩器导轮叶片出口角对性能的影响分析

机械工程学报 2024年第11期60卷 105-114页

作者：柴博森丛皓杨昊旻潘军朱国仁吉林大学机械与航空航天工程学院长春130025 吉林大学重庆研究院重庆401120 吉林大学汽车底盘集成与仿生全国重点实验室长春130025

液力变矩器导轮叶片角度优化是改进其性能的一种重要且经济的设计方案。基于计算流体动力学数值模拟液力变矩器流场并预测外特性,重构导轮流道三维涡系结构并提取二维截面流速场和涡量场,通过内/外特性的定性和定量对比分析,揭示导轮叶... 详细信息

液力变矩器导轮叶片角度优化是改进其性能的一种重要且经济的设计方案。基于计算流体动力学数值模拟液力变矩器流场并预测外特性,重构导轮流道三维涡系结构并提取二维截面流速场和涡量场,通过内/外特性的定性和定量对比分析,揭示导轮叶片出口角变化对液力变矩器性能的影响规律。结果表明:(1)在低速比工况下,减小导轮叶片出口角,变矩比基本不变,泵轮转矩系数明显降低,尤其在28°~22°角度变化区间内降幅最为敏感;(2)液流冲击导轮叶片头部形成圆柱绕流,随着导轮叶片出口角减小,圆柱绕流连贯性强化,曲率半径逐渐减小,叶片压力面附着涡拉伸变形,叶片吸力面长条涡逐渐向流道中部偏移,出口角为20°时其与附着涡汇集,能量集聚,引起叶片尾部射流流速增大,造成携能多尺度涡撕裂、碰撞,导致涡脱落现象加剧;(3)减小导轮叶片出口角引起泵轮进口流速增大,导致泵轮转矩降低,致使泵轮转矩系数下降。基于流场结构与外特性参数的分析,揭示导轮叶片出口角对性能的影响规律,研究结果可为液力变矩器叶片设计及性能优化提供一定的技术指导。

关键词：液力变矩器计算流体动力学叶片出口角三维涡流速场

融合改进A^(*)算法和DWA算法的全局动态路径规划

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第2期38卷 77-86页

作者：董晓东李刚宗长富李永明李云龙李祥辽宁工业大学汽车与交通工程学院辽宁锦州121001 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

针对常规A^(*)算法存在的路径规划中冗余节点过多、拐点过多、规划路径与障碍间的距离过短、容易产生碰撞等问题,提出了一种将改进A^(*)算法与动态窗口法相结合的新方法。该算法通过对栅格地图中的障碍栅格进行量化处理,提取环境信息,... 详细信息

针对常规A^(*)算法存在的路径规划中冗余节点过多、拐点过多、规划路径与障碍间的距离过短、容易产生碰撞等问题,提出了一种将改进A^(*)算法与动态窗口法相结合的新方法。该算法通过对栅格地图中的障碍栅格进行量化处理,提取环境信息,并根据这些信息对A*算法的启发函数和子节点选择策略进行调整。此外,为了优化路径的平滑度和安全性,设计了一种路径节点平滑处理算法。仿真实验结果表明,融合动态窗口法的融合算法不仅能够保证所规划路径的全局最优性,而且能够有效地避开随机障碍物。

关键词：路径规划 A^(*)算法动态窗口法随机避障融合算法