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基于自然驾驶数据的匝道行驶典型场景聚类分析

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同济大学学报（自然科学版） 2021年第S01期49卷 123-131页

作者：蒙昊蓝陈君毅陈磊万马余卓平同济大学汽车学院上海201804 南昌智能新能源汽车研究院南昌330052 上海智能新能源汽车科创功能平台有限公司上海201804

匝道行驶由于存在潜在的车辆间交通冲突,对自动驾驶汽车来说是一项挑战,因此,有必要对匝道的典型场景开展研究,以便应用于自动驾驶汽车的开发和测试。基于自然驾驶数据(naturalistic drivingdata,NDD)研究了匝道行驶典型场景。首先,通... 详细信息

匝道行驶由于存在潜在的车辆间交通冲突,对自动驾驶汽车来说是一项挑战,因此,有必要对匝道的典型场景开展研究,以便应用于自动驾驶汽车的开发和测试。基于自然驾驶数据(naturalistic drivingdata,NDD)研究了匝道行驶典型场景。首先,通过对车辆在匝道上交互时的3个主要元素进行定义,包括初始状态(initial state,S)、驾驶动作(driving action,A)和交互性能(interaction performance,P),并以此来描述车辆的交互行为;然后,选取用于表征A和P的变量作为聚类特征,通过基于Calinski⁃Harabasz(CH)指数的K⁃means聚类方法获得8种聚类结果,根据聚类结果对各变量进行分析,得到4种典型的交互方式;再后,通过分析表征初始状态的变量,运用置信椭圆提取典型的逻辑场景;最后,基于逻辑场景随机选择两个具体场景对自动驾驶系统(autonomous drivingsystem,ADS)进行测试和评估。结果表明,运用研究获得的匝道行驶典型场景进行测试,可揭示自动驾驶汽车与其他交互车辆间的交互能力,说明基于NDD并运用聚类分析方法生成的匝道行驶典型场景是有效的。

关键词：自动驾驶汽车自然驾驶数据匝道行驶典型场景聚类分析

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基于MI特征选择的车辆能耗高精度预测方法

同济大学学报（自然科学版） 2024年第S01期52卷 39-45页

作者：王宁李秀峰聂辽栋刘登程于勤樊华春徐炜同济大学汽车学院上海201800 南昌智能新能源汽车研究院南昌330052 江西五十铃汽车有限公司南昌330199

近年来,机器学习方法在车辆实时能耗预测方面得到了广泛应用,但实车采集数据中存在的精度不足、字段缺失以及多重共线性等问题,尤其是同款车型中驾驶工况和驾驶者行为存在显著差异,限制了能耗预测准确性和泛化能力的进一步提升。为此,... 详细信息

近年来,机器学习方法在车辆实时能耗预测方面得到了广泛应用,但实车采集数据中存在的精度不足、字段缺失以及多重共线性等问题,尤其是同款车型中驾驶工况和驾驶者行为存在显著差异,限制了能耗预测准确性和泛化能力的进一步提升。为此,本文系统考虑特征冗余度、数据平衡性、货运趟次、运输能力、路段拥挤程度和司机驾驶时长等因素,使用交互信息(MI)方法选择关键特征,并构建司机特征画像作为独立特征,进而结合XGBoost、RF和MLP等机器学习方法提出一种基于MI特征选择的能耗高精度预测方法,然后基于120辆轻型卡车的T-BOX采集数据进行实例验证。结果表明,本文提出的预测方法能够显著提高不同驾驶行为和驾驶工况下的能耗预测精度,研究成果可为开发预测轻卡能耗的通用模型提供参考。

关键词：车辆能耗预测轻型卡车交互信息方法司机特征画像机器学习

基于多约束随机模型预测控制的无人车运动规划与控制

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同济大学学报（自然科学版） 2022年第S01期50卷 128-134页

作者：方培元熊璐冷搏李拙人曾德全沈祖英俞钟兢刘登程同济大学汽车学院上海201804 华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013 江西江铃集团新能源汽车有限公司南昌330013 同济大学南昌智能新能源汽车研究院南昌330052

提出了一种基于随机模型预测控制的无人车运动规划方法。在道路坐标系下,采用质点运动模型和高斯分布对周围动态车辆的预测轨迹进行位置不确定性表征,并使用随机模型预测控制(SMPC)中的机会约束进行描述,以此建立车辆空间位置的约束。... 详细信息

提出了一种基于随机模型预测控制的无人车运动规划方法。在道路坐标系下,采用质点运动模型和高斯分布对周围动态车辆的预测轨迹进行位置不确定性表征,并使用随机模型预测控制(SMPC)中的机会约束进行描述,以此建立车辆空间位置的约束。通过变步长求解方式获得基于运动学模型的初始控制序列。基于此初始解,考虑车辆动力学信息,引入基于横摆角速度和质心侧偏角关系的稳定性约束,求解最优控制量。在多种工况下,通过仿真试验验证了所提出方法的有效性和稳定性。

关键词：无人车运动控制随机模型预测控制最优控制

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城市复杂环境下的车辆组合定位算法研究

重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第1期37卷 9-18页

作者：朱元吴博宇陆科吴名芝同济大学汽车学院上海201800 南昌智能新能源汽车研究院南昌330252

针对城市环境下的全球卫星导航系统(GNSS)信号异常导致的车辆组合定位系统定位精度下降的问题,提出了一种基于模糊自适应卡尔曼滤波的车辆组合定位算法。利用模糊推理系统监测GNSS提供的辅助信息并输出量测噪声调整系数,利用改进的Sage-... 详细信息

针对城市环境下的全球卫星导航系统(GNSS)信号异常导致的车辆组合定位系统定位精度下降的问题,提出了一种基于模糊自适应卡尔曼滤波的车辆组合定位算法。利用模糊推理系统监测GNSS提供的辅助信息并输出量测噪声调整系数,利用改进的Sage-Husa自适应滤波算法对量测噪声进行自适应估计,并与误差状态卡尔曼滤波(ESKF)相结合,通过及时调整量测噪声协方差的方式提高系统在GNSS信号异常区域的定位精度,同时加入车辆运动约束对模型进行修正。采用计算机仿真和实车实验的方式对所提算法的性能进行了验证,结果表明:所提算法能够及时有效地对量测噪声进行调整,在GNSS信号异常区域的定位精度相较于标准的ESKF算法有明显提升。

关键词：组合定位模糊推理系统自适应卡尔曼滤波 GNSS/INS 车辆运动约束

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考虑关键非线性特征的集成式电子液压制动系统主缸液压力精确控制

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机械工程学报 2019年第24期55卷 117-126页

作者：熊璐韩伟余卓平李昊诚同济大学汽车学院上海201804 同济大学新能源汽车工程中心智能汽车研究所上海201804

针对具有"电动机+减速机构"形式的解耦式电子液压制动系统(Electro-hydraulic brake system,EHB)展开研究。针对主缸液压力控制过程中出现的爬行、死区和振荡等问题,设计一种考虑关键非线性特征(摩擦、PV特性)的主缸液压力精确控制算法... 详细信息

针对具有"电动机+减速机构"形式的解耦式电子液压制动系统(Electro-hydraulic brake system,EHB)展开研究。针对主缸液压力控制过程中出现的爬行、死区和振荡等问题,设计一种考虑关键非线性特征(摩擦、PV特性)的主缸液压力精确控制算法。基于LuGre模型对摩擦非线性进行补偿,设计了压力自适应控制器。针对压力闭环控制在系统死区工作点处出现的问题,采用基于死区补偿的非线性控制方法。结合以上两种方法的优点,设计基于LuGre摩擦模型前馈补偿和死区补偿的联合控制方法,能够在考虑系统关键非线性特征的基础上,精确控制主缸液压力。通过联合仿真(AMESim&Simulink)和硬件在环测试对比验证各闭环控制系统的时频域响应特性,联合控制方法提高了系统的压力动态跟踪精度和响应速度。

关键词：主缸液压力控制集成式电子液压制动系统摩擦压力容积特性(PV) LuGre摩擦模型死区

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车内噪声主动控制系统鲁棒性分析与优化

振动．测试与诊断 2021年第2期41卷 283-291,411页

作者：张立军张希玉孟德建同济大学汽车学院上海201804 同济大学智能型新能源汽车协同创新中心上海201804

针对多通道自适应陷波车内噪声主动控制系统存在的次级通路鲁棒性问题,首先,建立了系统的数学模型,定义评价系统降噪性能的收敛率和稳态误差增益;其次,结合理论推导、数值仿真和试验验证方法对系统次级通路鲁棒性问题进行深入分析,并推... 详细信息

针对多通道自适应陷波车内噪声主动控制系统存在的次级通路鲁棒性问题,首先,建立了系统的数学模型,定义评价系统降噪性能的收敛率和稳态误差增益;其次,结合理论推导、数值仿真和试验验证方法对系统次级通路鲁棒性问题进行深入分析,并推导了系统次级通路完全失配的边界条件,发现次级通路改变对系统稳态误差无影响,对系统收敛性的影响有正效应也有负效应;最后,对系统次级通路鲁棒性进行优化,通过次级通路优化大幅提升系统收敛速度,提出并分析了次级通路反馈和泄露算法对多通道自适应陷波车内噪声主动控制系统次级通路鲁棒性的抑制效果。该文研究在实际应用中具有较好的指导意义。

关键词：噪声主动控制车内噪声次级通路鲁棒性分析鲁棒性优化

锂离子电池电-热-机耦合特性实验研究及关键参数辨识

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西安交通大学学报 2017年第8期51卷 142-148页

作者：张立军程洪正孟德建同济大学汽车学院上海201804 同济大学智能型新能源汽车协同创新中心上海201804

针对锂离子电池的电-热-机耦合特性,设计了一套耦合特性综合测试系统,进行了电池不同倍率充放电工况下电-热-机耦合特性的测试与分析,以探究电池电特性、形变、温度的时间演变规律与空间分布特性,可以得到电池荷电状态(state of charge,... 详细信息

针对锂离子电池的电-热-机耦合特性,设计了一套耦合特性综合测试系统,进行了电池不同倍率充放电工况下电-热-机耦合特性的测试与分析,以探究电池电特性、形变、温度的时间演变规律与空间分布特性,可以得到电池荷电状态(state of charge,SOC)-形变曲线具有明显的分段特性,可以辅助磷酸铁锂电池SOC估计的修正。基于该系统测试结果研究了电池充放电过程形变产生的机理,并进行了电池热膨胀系数的参数辨识。实验结果表明:高倍率放电时,在放电初期和中期电池边缘部分膨胀,放电后期收缩,而中心位置在放电初期和中期收缩,后期膨胀;低倍率放电时,电池表现为放电初期和后期整体收缩,中期整体膨胀。研究结果可为电池内部电-热-机耦合特性的理论分析与测试管理提供依据。

关键词：锂离子电池电-热-机耦合特性电池热膨胀参数辨识

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考虑线控转向非线性和不确定性的转向角控制

同济大学学报（自然科学版） 2017年第1期45卷 79-86页

作者：余卓平章仁夑熊璐李增良同济大学汽车学院上海201804 同济大学智能型新能源汽车协同创新中心上海201804

研究了线控转向系统的转向轮转角跟踪控制.控制算法的设计建立在对轮胎回正力矩的非线性特性以及系统参数不确定性进行分析的基础上,并考虑了执行器力矩受限的情况.基于一种条件积分方法,设计前馈加抗积分饱和的状态反馈控制算法来获得... 详细信息

研究了线控转向系统的转向轮转角跟踪控制.控制算法的设计建立在对轮胎回正力矩的非线性特性以及系统参数不确定性进行分析的基础上,并考虑了执行器力矩受限的情况.基于一种条件积分方法,设计前馈加抗积分饱和的状态反馈控制算法来获得期望的转向轮转角.根据非线性控制理论,通过建立李雅普诺夫函数,证明线控转向控制系统的渐进稳定.最后,通过实车试验证明控制算法能够有效实现转向轮转角的精确跟踪控制.

关键词：关键词:轮胎非线性特性线控转向系统参数不确定性条件积分方法

基于Preisach模型的永磁同步轮毂电机损耗及温度场建模与分析

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机械工程学报 2019年第22期55卷 33-40,51页

作者：张立军徐杰孟德建同济大学汽车学院上海201804 同济大学智能型新能源汽车协同创新中心上海201804

针对永磁同步轮毂电机运行过程中发热明显,严重影响永磁体性能和电机寿命的问题。开展电机铁心材料磁滞特性试验,测试一维磁化条件下的磁滞回线,考虑不同磁场强度和磁场高频特性对磁滞特性的影响。考虑到经典Preisach理论无法解释磁场... 详细信息

针对永磁同步轮毂电机运行过程中发热明显,严重影响永磁体性能和电机寿命的问题。开展电机铁心材料磁滞特性试验,测试一维磁化条件下的磁滞回线,考虑不同磁场强度和磁场高频特性对磁滞特性的影响。考虑到经典Preisach理论无法解释磁场频率过高的现象,基于对称小回环(Symmetric minor loops,SML)的密度函数离散化方法建立高频磁场强度变化的磁滞特性模型,通过与试验结果的对比发现该方法预测结果准确,对于在不同频率下的磁化特性有很好的模拟效果。根据铁心损耗的影响因素分析,提出考虑旋转磁化影响、磁密谐波影响的铁心损耗旋-交系数计算铁心损耗。最后建立电机三维温度场模型,仿真计算不同工况下各个部件的温升情况及危险点,并在试验台上进行电机温升试验,与仿真结果进行对比验证。仿真结果电机温度最大值为73.2℃,试验最高温度为72.6℃,证明电机损耗计算以及温度场仿真的准确性。研究结果表明,考虑磁场强度和磁场频率对铁心磁化特性的影响,能有效改善电机电磁计算中的缺陷,提高电机电磁场、损耗及温度预测的准确性。

关键词：轮毂电机磁滞特性铁心损耗电磁场温度场