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基于凸近似的避障原理及无人驾驶车辆路径规划模型预测算法

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自动化学报 2020年第1期46卷 153-167页

作者：韩月起张凯宾洋秦闯徐云霄李小川和林葛建勇王天培刘宏伟重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心

提出了一种改进的无人驾驶车辆路径规划方法,并搭建了相应的软件在环实时仿真系统,对方法在结构化道路下的复杂动态交通工况进行性能验证.首先,引入基于凸近似的避障原理,对障碍物参考点的选取进行优化,扩大了路径规划的可行域范围.采... 详细信息

提出了一种改进的无人驾驶车辆路径规划方法,并搭建了相应的软件在环实时仿真系统,对方法在结构化道路下的复杂动态交通工况进行性能验证.首先,引入基于凸近似的避障原理,对障碍物参考点的选取进行优化,扩大了路径规划的可行域范围.采用改进后的方法,并结合模型预测控制(Model predictive control, MPC)原理和曲线坐标系统,综合考虑自车及障碍车的外形、道路几何约束及自车的机械结构约束、路径最短、侧向加速度、道路对中、逐次变道、车距安全度、左变道优先和前轮转角变化率等权重的影响,实现了车辆在复杂动态交通工况下的路径规划.最后,以长城H7运动多用途车作为无人驾驶实验及仿真平台,搭建基于d SPACE多核架构的Carsim+Simulink软件在环实时仿真系统,对算法进行验证.结果表明,所提出的方法不仅可获得合理、平滑的行驶路径,顺利避开运动障碍车的干扰,而且具有良好的实时性.

关键词：无人驾驶车辆路径规划凸近似避障原理模型预测控制

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混合滤波与改进双边滤波的点云去噪算法

东北大学学报（自然科学版） 2023年第5期44卷 682-688页

作者：刘永生蔡世阳陈一馨徐志博长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 比亚迪汽车有限公司陕西西安710118

激光扫描获取的曲面零件点云中包含的噪声点将影响零件的曲面拟合精度.提出了一种根据噪声分类分步降噪及光顺方法,利用kd tree结合K-means聚类算法去除离群点噪声,引入采样点曲率改进双边滤波因子,对非离群点噪声进行光顺.利用该方法... 详细信息

激光扫描获取的曲面零件点云中包含的噪声点将影响零件的曲面拟合精度.提出了一种根据噪声分类分步降噪及光顺方法,利用kd tree结合K-means聚类算法去除离群点噪声,引入采样点曲率改进双边滤波因子,对非离群点噪声进行光顺.利用该方法对液力变矩器导轮叶片点云进行去噪,并与利用三坐标测量机接触式测量获得的叶片局部测量结果配准比较.实验结果表明,70%以上的接触式扫描测量点与利用本文方法去噪后的叶片点云之间的偏差在±10μm之间.表明该方法可以很好地保留扫描物体的几何特征,获得的点云模型能够满足后续模型重建的精度要求.

关键词：点云处理点云去噪 K-means聚类改进双边滤波液力变矩器

丘陵山地玉米收获机械技术与装备发展趋势及对策探讨

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农业与技术 2022年第8期42卷 32-34页

作者：孟长伊李志军李广宇徐峰张磊高瑞遥吉林省农业机械研究院吉林长春130022 中国第一汽车股份有限公司吉林长春130000

按照丘陵山地的实际农业生产情况,分析玉米机械收获技术及装备的地位与作用,对比国内外丘陵山地玉米收获机械技术与装备的发展现状,以吉林省丘陵山地为例,指出当前丘陵山地玉米收获机械的设计特点与技术要求,提出未来发展趋势并进行对... 详细信息

按照丘陵山地的实际农业生产情况,分析玉米机械收获技术及装备的地位与作用,对比国内外丘陵山地玉米收获机械技术与装备的发展现状,以吉林省丘陵山地为例,指出当前丘陵山地玉米收获机械的设计特点与技术要求,提出未来发展趋势并进行对策探讨。

关键词：丘陵山地玉米收获设计特点趋势

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某轿车车门轻量化与疲劳寿命多目标综合优化

中南大学学报（自然科学版） 2019年第11期50卷 2732-2742页

作者：龙岩蒋凌山刘雪强熊海林陈志勇钟慧卿吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130022 一汽-大众汽车有限公司技术开发部吉林长春130011

为了提高某轿车车门的综合性能,对车门总成进行轻量化和疲劳寿命的多目标综合优化设计。首先建立并试验验证车身及车门总成有限元模型,基于模型分析车门总成装备件质量、结构尺寸、刚度和安装位置等8项参数对车门疲劳寿命的影响;然后,以... 详细信息

为了提高某轿车车门的综合性能,对车门总成进行轻量化和疲劳寿命的多目标综合优化设计。首先建立并试验验证车身及车门总成有限元模型,基于模型分析车门总成装备件质量、结构尺寸、刚度和安装位置等8项参数对车门疲劳寿命的影响;然后,以这8项参数作为优化设计变量建立车门总成多目标综合优化参数模型,以车门总成质量和疲劳寿命为优化目标,以车门框刚度为约束条件,应用多目标粒子群优化算法对车门总成进行综合优化计算,得到Pareto最优解集,依据工程实际选取1组最优解,并依此进行样件试验以验证优化方法的有效性。研究结果表明:在保证车门总成刚度和提高疲劳寿命的同时,车门总成质量减少2.44 kg,说明优化方法是有效的。

关键词：疲劳寿命轻量化刚度粒子群优化

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某SUV车型方向盘高频振动问题分析与优化

农业装备与车辆工程 2023年第12期61卷 157-160页

作者：李彬毕金亮荣万崇崔国垲曹春雨中国第一汽车股份有限公司研发总院吉林省长春市130013 汽车振动噪声与安全控制技术国家重点实验室吉林省长春市130011

某SUV车型存在加速工况方向盘振动大问题,具体表现为80 km/h左右方向盘振动导致的手部酥麻感明显,严重影响整车NVH用户体验。通过客观测试及主观评价、整车状态下零部件模态识别,确认了传动系130 Hz局部模态是导致问题的真因,得到了方向... 详细信息

某SUV车型存在加速工况方向盘振动大问题,具体表现为80 km/h左右方向盘振动导致的手部酥麻感明显,严重影响整车NVH用户体验。通过客观测试及主观评价、整车状态下零部件模态识别,确认了传动系130 Hz局部模态是导致问题的真因,得到了方向盘100 Hz以上高频振动可被人体感知的有效结论,验证了前驱动桥壳体安装动力吸振器可有效降低方向盘问题频率下振动幅值,提升了该车型加速工况方向盘振动品质表现。创新性应用电磁激振台模拟实车方向盘振动问题,总结出方向盘不同振动频率下客观值与主观评分对应结果,实现对方向盘振动问题水平的快速评估,为方向盘振动问题解决提供借鉴。

关键词：方向盘高频振动模态识别主观评价电磁激振台

基于变论域模糊多参数自整定PID控制的智能挖掘机轨迹跟踪

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中国公路学报 2023年第2期36卷 240-250页

作者：张新荣康龙唐家朋张军长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 合创汽车科技有限公司广东广州511458

智能液压挖掘机多用于特殊环境下的无人操纵施工。在执行诸如直线刮平、斜坡整平和定点挖掘等特定挖掘任务时,对智能挖掘机工作装置铲斗齿尖的轨迹规划和轨迹跟踪提出了较高要求。为此,针对智能挖掘机运动的控制问题,提出一种基于变论... 详细信息

智能液压挖掘机多用于特殊环境下的无人操纵施工。在执行诸如直线刮平、斜坡整平和定点挖掘等特定挖掘任务时,对智能挖掘机工作装置铲斗齿尖的轨迹规划和轨迹跟踪提出了较高要求。为此,针对智能挖掘机运动的控制问题,提出一种基于变论域模糊多参数自整定PID(Variable Universe Fuzzy Multi-parameter Self-tuning PID,VUFMS-PID)的轨迹跟踪控制策略。首先,在关节空间中通过三次非均匀有理B样条(Non-uniform Rational B-Splines,NURBS)曲线插补法完成直线刮平和定点挖掘轨迹规划,并得到工作装置挖掘作业时各关节角、角速度、角加速度位置序列。然后,综合考虑挖掘机非线性、时变性等特点,基于变论域思想,提出一种基于VUFMS-PID的轨迹跟踪控制方法。最后,基于AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真和硬件在环(Hardware-in-the-Loop,HiL)试验平台,对VUFMS-PID控制方法的有效性和先进性进行验证。研究结果表明:在铲斗齿尖运动过程中,规划轨迹平滑连续且变化幅值较小,规划轨迹与期望轨迹之间的误差较小;VUFMS-PID控制的响应速度和跟踪精度相较于传统PID控制与模糊PID控制有明显提升;在硬件在环试验分析中,提出的控制方法在跟踪直线刮平轨迹和定点挖掘轨迹时,能够将跟踪误差控制在20mm以内,实现对规划轨迹的精确跟踪。

关键词：机械工程轨迹跟踪变论域模糊PID控制 NURBS曲线智能挖掘机多参数自整定

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基于声能量叠加法的车内噪声源分离试验研究

农业装备与车辆工程 2023年第7期61卷 125-129页

作者：刘文军邓建交毕金亮侯杭生马化海中国第一汽车股份有限公司研发总院吉林省长春市130013 汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室吉林省长春市130011

车内行驶噪声是直面用户的驾乘感知,其主要来自3个声源,即动力系统噪声、风激励噪声和路面行驶引起的噪声。通常认为在低速时,发动机是主要噪声源,在中速时,轮胎与路面的摩擦是主要噪声源,而在高速时,车身与气流的作用变成了最主要的噪... 详细信息

车内行驶噪声是直面用户的驾乘感知,其主要来自3个声源,即动力系统噪声、风激励噪声和路面行驶引起的噪声。通常认为在低速时,发动机是主要噪声源,在中速时,轮胎与路面的摩擦是主要噪声源,而在高速时,车身与气流的作用变成了最主要的噪声源。针对用户使用场景中的典型城市工况(匀速60 km/h)和高速工况(匀速120 km/h),基于风洞测试和低噪声整车传动试验台测试,进行噪声源分离,由此获得风激励单独激励下的车内噪声和动力系统单独激励下的车内噪声,随后通过声能量叠加方法精确地计算3种主要噪声源的声能量占比,并分析能量谱中各频段下3种噪声能量比重,城市工况道路噪声占比75.6%,高速工况道路噪声占比48.5%,均为车内噪声中最主要的贡献,为车内噪声控制优化和3种噪声的仿真分析对标提供可靠的依据和指导。

关键词：城市工况高速工况噪声源分离声能量占比声能量叠加法

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基于模态轮胎的道路噪声分析优化与试验验证

农业装备与车辆工程 2022年第8期60卷 97-101页

作者：姜雪许京邓建交侯杭生中国第一汽车股份有限公司研发总院吉林省长春市130013 汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室吉林省长春市130011

道路噪声一直是汽车NVH性能的重要指标,轮胎作为影响道路噪声的重要部件,其建模质量严重影响道路噪声仿真的准确性。由于轮胎结构复杂,参数获取困难,并且非线性材料建模方法无法进行后续整车模型计算,所以将每个模块线性化,轮胎分块建模... 详细信息

道路噪声一直是汽车NVH性能的重要指标,轮胎作为影响道路噪声的重要部件,其建模质量严重影响道路噪声仿真的准确性。由于轮胎结构复杂,参数获取困难,并且非线性材料建模方法无法进行后续整车模型计算,所以将每个模块线性化,轮胎分块建模,利用轮胎试验获取轮胎模态等参数,通过材料优化,达到轮胎模态性能与试验性能一致。然后,将此轮胎应用到整车模型中,计算道路噪声响应,并与装有刚性轮胎整车模型计算的道路噪声结果进行对比,验证了模态轮胎的准确性和建模必要性。最后,利用TPA手段识别道路噪声敏感传递路径,提出合理优化方案,改善了道路噪声水平。

关键词：道路噪声轮胎整车虚拟仿真 TPA

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液力偶合器三维涡识别方法及流场时空演化

农业工程学报 2022年第12期38卷 32-40页

作者：柴博森张进吕恒升闫东杨昊旻丛皓吉林大学机械与航空航天工程学院长春130025 吉林大学汽车仿真与控制国家重点试验室长春130025 中机试验装备股份有限公司长春130103

精细刻画液力偶合器内部非定常多尺度三维涡结构对于揭示液力偶合器流场时空演化规律与能量损耗机理具有重要意义。该研究基于计算流体动力学理论,采用应力混合涡湍流模型多尺度解析模拟制动工况下液力偶合器三维旋涡流场。通过3种不同... 详细信息

精细刻画液力偶合器内部非定常多尺度三维涡结构对于揭示液力偶合器流场时空演化规律与能量损耗机理具有重要意义。该研究基于计算流体动力学理论,采用应力混合涡湍流模型多尺度解析模拟制动工况下液力偶合器三维旋涡流场。通过3种不同的涡识别方法提取涡轮内部多尺度涡系结构,从空间重构效果、阈值选择范围及敏感性角度分析不同涡识别方法的适用性。依托粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)流场试验验证数值模拟及涡结构辨识结果的准确性与可靠性。围绕三维涡结构特征解析结果和二维流场图谱信息,分析并揭示流道内部湍流的时空演化规律及能量损耗机理。结果表明:Q准则方法的阈值选择盲目性大,难以同时识别强涡与弱涡结构,丢失很多涡结构细节特征,无法准确预测三维涡空间连续性运动趋势;Ω方法能够在阈值范围为0.51~0.59内辨识弱涡结构,但涡系空间重构后涡的运动趋势感不强;Ω_(L)方法对阈值不敏感,在阈值范围为0.51~0.67内该方法空间涡系重构效果最好,强涡、弱涡结构特征识别度高。制动工况下涡轮内部整体流动为逆时针大尺度环流,并伴有小尺度涡流等局部流动现象,与主流涡运动相同旋向的旋涡促进主流旋涡运动,相反旋向的旋涡阻碍主流旋涡运动,由于涡的撕裂、破碎、分离、碰撞、摩擦、挤压等作用,导致流体能量损失,以热能形式耗散。研究结果可为液力偶合器结构设计与优化提供理论与技术指导。

关键词：计算流体动力学涡流湍流模型粒子图像测速液力偶合器涡识别