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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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智能车辆路径跟踪控制方法

控制与决策 2024年第1期39卷 143-150页

作者：李学鋆汪怡平苏楚奇宫新乐黄晋赵晓敏张镇涛武汉理工大学汽车工程学院武汉430070 清华大学车辆与运载学院北京100084 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

为了提高智能车辆路径跟踪控制器的可靠性和控制精度,提出一种基于误差动力学模型的路径跟踪控制方法.基于车辆运动学模型和动力学模型建立系统误差动力学模型,并在此基础上推导出车辆路径跟踪控制的稳态控制律,利用李雅普诺夫稳定性理... 详细信息

为了提高智能车辆路径跟踪控制器的可靠性和控制精度,提出一种基于误差动力学模型的路径跟踪控制方法.基于车辆运动学模型和动力学模型建立系统误差动力学模型,并在此基础上推导出车辆路径跟踪控制的稳态控制律,利用李雅普诺夫稳定性理论验证稳态控制律的正确性.为了减小外部干扰对控制性能的影响,提高控制器的可靠性,进一步设计基于车辆侧向位移误差的瞬态控制律,并利用李雅普诺夫稳定性理论验证闭环系统的稳定性.稳态控制律和瞬态控制律构成了非线性的路径跟踪控制器.通过与车辆路径跟踪常用的线性控制器和非线性控制器对比验证所提出控制方法的有效性,线性控制器选用LQR控制器,非线性控制器选用Stanley控制器.仿真结果表明,与LQR控制器相比,所提出控制方法的路径跟踪控制精度、抗干扰性和可靠性更好.与Stanley控制器相比,所提出控制方法具有更好的路径跟踪控制精度和控制收敛速度,且在大曲率路径跟踪过程中具有更好的可靠性.

关键词：智能汽车路径跟踪误差动力学模型非线性控制器

基于轨迹预测安全边界的智能汽车换道避撞系统

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机械工程学报 2024年第10期60卷 317-328页

作者：谈东奎胡港君朱波胡旭东姚明尧合肥工业大学汽车工程技术研究院合肥230009 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

轨迹预测的不确定性会引发汽车换道避撞系统的预期功能安全(Safety of the intended functionality,SOTIF)风险,为此提出一种基于轨迹预测安全边界的智能汽车换道避撞控制方法。针对前方车辆紧急切入工况,首先利用切比雪夫区间分析方法... 详细信息

轨迹预测的不确定性会引发汽车换道避撞系统的预期功能安全(Safety of the intended functionality,SOTIF)风险,为此提出一种基于轨迹预测安全边界的智能汽车换道避撞控制方法。针对前方车辆紧急切入工况,首先利用切比雪夫区间分析方法量化前车切入轨迹的不确定性,推导轨迹预测安全边界的计算公式。然后据此进行自车换道碰撞危险分析,决策出换道避撞过程中自车的换道安全边界。接着以换道安全边界为约束,应用基于Tube的鲁棒模型预测控制(Tube-basedrobustmodel predictive control,Tube-RMPC)方法设计换道控制器,实现自车主动换道避撞控制。最后在Carsim与Simulink联合平台上开展仿真试验,比较此系统与没有考虑预测不确定性的换道避撞系统的安全性,并在硬件在环仿真台架上进行验证。结果表明,求解出的轨迹预测安全边界能有效包络前车切入轨迹的不确定性,基于轨迹预测安全边界的控制方法显著提升换道避撞系统的预期功能安全性能。

关键词：轨迹预测不确定性预期功能安全换道避撞系统安全边界区间分析

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智能商用汽车防侧翻轨迹跟踪集成控制器设计

重庆交通大学学报(自然科学版) 2024年

作者：冯樱乔宝山袁显举邓召文湖北汽车工业学院汽车工程学院

针对智能商用汽车重心高、惯性大，在曲线行驶时易发生侧翻的特点，设计了一种能预测、控制防侧翻轨迹的跟踪集成控制器。基于模型预测控制原理的主动转向系统对车辆轨迹进行跟踪控制，利用模型预测控制的预测功能对车辆侧倾运动状态进... 详细信息

针对智能商用汽车重心高、惯性大，在曲线行驶时易发生侧翻的特点，设计了一种能预测、控制防侧翻轨迹的跟踪集成控制器。基于模型预测控制原理的主动转向系统对车辆轨迹进行跟踪控制，利用模型预测控制的预测功能对车辆侧倾运动状态进行监测；以等效横向载荷转移率作为触发信号，若其小于阈值，防侧翻主动悬架控制不起作用；反之，则会启动主动悬架控制以防止侧翻发生；利用MATLAB/Simulink和Trucksim软件对车辆的典型工况进行联合仿真模拟。研究结果表明：该防侧翻轨迹跟踪系统能保证车辆的跟随精度，可有效地避免侧翻事故发生。

关键词：车辆工程智能商用汽车模型预测控制防侧翻轨迹跟踪集成控制

金属粉末压制中多尺度力学特征不均匀性模拟研究

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机械工程学报 2024年第2期60卷 168-177页

作者：张炜萧伟健袁传牛陈荣昕张宁刘焜福建工程学院机械与汽车工程学院福州350118 合肥工业大学摩擦学研究所合肥230009

针对金属粉末压制过程实际研究的复杂性,基于颗粒物质理论及离散元法进行压制过程的数值模拟,特别是结合宏观应力、细观力链及微观接触力各尺度力学特征量化提取分析方法,通过接触力基尼指数与参与指数、力链强度不均匀度参数、局部应... 详细信息

针对金属粉末压制过程实际研究的复杂性,基于颗粒物质理论及离散元法进行压制过程的数值模拟,特别是结合宏观应力、细观力链及微观接触力各尺度力学特征量化提取分析方法,通过接触力基尼指数与参与指数、力链强度不均匀度参数、局部应力不均匀度参数对不同颗粒、侧壁摩擦因数工况下的多尺度力学特征不均匀性进行量化分析,同时探讨多尺度力学特征空间不均匀分布演化。多尺度模拟研究表明:随压制进行,各尺度力学特征不均匀性均逐渐降低;而随侧壁及颗粒间摩擦因数增加,各尺度力学特征不均匀性逐渐增加。其中在宏观力学尺度上,侧壁、颗粒间摩擦因数对不均匀性影响均较为显著,而在细观、微观力学尺度上,颗粒间摩擦因数较侧壁摩擦因数对不均匀性影响更显著;各尺度力学特征空间分布亦逐渐向均匀化发展且保持各尺度一致对应性。研究对于粉体成形力学的丰富及致密化行为解释,以及压坯致密化程度与成形质量提升具有理论铺垫及实际指导意义。

关键词：离散元法金属粉末压制多尺度力学不均匀性力链

超大颗粒肥水田气力深施加速器设计及参数优化

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农业工程学报 2024年第8期40卷 43-52页

作者：辛明金张曼朱仰昆姜志文宋玉秋孔爱菊崔红光沈阳农业大学工程学院沈阳110866 比亚迪汽车工业有限公司深圳518118

为解决水稻撒施追肥存在的肥料流失、利用率低及机械深施肥工作部件易堵塞、伤根等问题,该研究设计了一种用于水田深施追肥机的超大颗粒肥气力式加速器。该加速器利用双螺旋高压气流,在其与肥料上端构成的近封闭空间内加速超大颗粒肥,... 详细信息

为解决水稻撒施追肥存在的肥料流失、利用率低及机械深施肥工作部件易堵塞、伤根等问题,该研究设计了一种用于水田深施追肥机的超大颗粒肥气力式加速器。该加速器利用双螺旋高压气流,在其与肥料上端构成的近封闭空间内加速超大颗粒肥,实现其高速射入泥壤,并可避免肥料颗粒与管壁碰撞;出口设置渐扩管扩散气流,可减轻对泥壤的冲击,提高施肥位置的稳定性。根据超大颗粒肥参数与加速器功能要求,确定了加速器的结构参数,并根据肥料入泥深度所需的射出速度,分析确定了加速器的工作参数。在此基础上,基于Fluent软件的六自由度重叠动网格建立了加速器仿真模型,以进口气流速度、螺旋角和加速管直径为试验因素,进行单因素仿真试验与三因素三水平Box Behnken组合仿真试验,研究各因素对肥料射出速度与气流扩散率的影响。多因素试验分析及响应面分析结果表明,加速器的最佳工作参数为进口气流速度47 m/s、加速管直径21 mm、螺旋进气口螺旋角43°。在此条件下进行台架验证试验,得到肥料射出速度均值为12.61 m/s,出口气流扩散率均值为85.5%,肥料入泥平均深度为4.7 cm,达到了水稻追肥要求。该研究可为超大颗粒肥水田气力深施追肥机设计提供参考。

关键词：农业机械设计试验超大颗粒肥水田深施追肥气力加速器螺旋进气口

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基于交叉注意力机制的多模态感知融合方法

中国公路学报 2024年第3期37卷 181-193页

作者：张炳力潘泽昊姜俊昭张成标王怿昕杨程磊合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230041 安徽省智能汽车工程实验室安徽合肥230009

针对智能汽车道路目标检测任务中单一传感器感知能力有限、多传感器后融合处理复杂等问题,提出了一种基于Transformer交叉注意力机制的多模态感知融合方法。首先,利用交叉注意力机制能较好地融合多模态信息的优势,搭建了基于深度学习方... 详细信息

针对智能汽车道路目标检测任务中单一传感器感知能力有限、多传感器后融合处理复杂等问题,提出了一种基于Transformer交叉注意力机制的多模态感知融合方法。首先,利用交叉注意力机制能较好地融合多模态信息的优势,搭建了基于深度学习方式的端到端融合感知网络,用以接收视觉与点云检测网络的输出,并进行后融合处理。其次,对点云检测网络的三维目标信息进行高召回处理,与视觉图像检测器输出的道路目标信息一同作为网络的输入。最后,通过网络实现二维目标信息向三维信息的融合,输出对三维目标检测信息的修正,从而得到准确度更高的后融合检测信息。在KITTI公开数据集上的验证指标表明,通过所提融合方法引入二维检测信息后,相比较PointPillars、PointRCNN、PV-RCNN及CenterPoint四种基准方法,对车辆、骑行人、行人3种类别的综合平均提升分别为7.07%、2.82%、2.46%、1.60%。通过与基于规则的后融合方法对比,所提融合网络在行人和骑行人中等、困难样本检测上,分别有平均1.88%与4.90%的提升。进一步表明所提方法具有更强的适应性与泛化能力。最后,进行了实车试验平台的搭建及算法验证,选取实车试验场景进行可视化定性分析,在实际道路场景下验证了所提检测方法与网络模型。

关键词：汽车工程多模态融合交叉注意力机制三维目标检测后融合信息修正

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混合陶瓷球轴承的热混合润滑性能分析

机械工程学报 2024年第15期60卷 205-215页

作者：朱鹏娟刘晓玲周亚林何文卓郭峰青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

轴承工业将陶瓷用于航空、机床主轴等极端条件,为研究混合陶瓷球轴承的混合润滑机制,在拟静力学建模及分析的基础上,基于平均流量模型,建立了混合陶瓷角接触球轴承的热混合润滑模型,采用膜厚比与粗糙峰接触载荷比相结合的方法判断各滚... 详细信息

轴承工业将陶瓷用于航空、机床主轴等极端条件,为研究混合陶瓷球轴承的混合润滑机制,在拟静力学建模及分析的基础上,基于平均流量模型,建立了混合陶瓷角接触球轴承的热混合润滑模型,采用膜厚比与粗糙峰接触载荷比相结合的方法判断各滚动体的润滑状态,并研究了热效应、接触角和环境黏度对混合润滑性能的影响。结果表明:热条件下的油膜厚度、平均摩擦系数要比等温条件下的小。与钢制轴承相比,混合陶瓷球轴承的接触工况更好,更适合在高速条件工作;当λ4.6%,接触副处于边界润滑状态;当λ≥1且La≤4.6%,接触副处于混合润滑状态。单一滚动体-套圈接触不能全面反映轴承的润滑性能,需要基于拟静力学进行多个滚动体的混合润滑分析,以准确判断轴承的混合润滑性能。存在一合适的接触角,使得角接触球轴承的混合润滑性能最佳。润滑油环境黏度越高,平均摩擦系数越小,润滑状态由边界润滑向混合润滑过渡。较钢制球轴承,混合陶瓷球轴承可以减小摩擦系数,但会增大粗糙峰接触载荷。

关键词：混合润滑拟静力学混合陶瓷球轴承热效应

基于特征优化和随机森林算法的锂离子电池SOH估计

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机械工程学报 2024年第12期60卷 335-343页

作者：武骥方雷超刘兴涛陈佳佳刘晓剑吕帮合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 安徽省智能汽车工程实验室合肥230009

电池健康状态(State of health,SOH)估计是电动汽车动力电池管理系统的重要功能之一。对其准确估计有利于延长锂离子电池的寿命,保障车辆安全可靠运行。面向数据驱动的锂离子电池SOH估计方法,针对以往方法存在无法平衡SOH估计精度和模... 详细信息

电池健康状态(State of health,SOH)估计是电动汽车动力电池管理系统的重要功能之一。对其准确估计有利于延长锂离子电池的寿命,保障车辆安全可靠运行。面向数据驱动的锂离子电池SOH估计方法,针对以往方法存在无法平衡SOH估计精度和模型计算成本的问题,提出一种基于特征优化的解决方案。首先基于部分充电电压曲线和增量容量曲线提取多个特征,通过随机森林算法中的基尼系数计算出各个特征的重要性;然后综合考虑模型的估计准确度和所选子集的特征数量等两方面因素选择出最优特征子集;最后应用随机森林算法建立电池老化模型并估计SOH。结果表明,该SOH估计方法的平均绝对误差和均方根误差分别在0.4%和0.5%以内。该方法中的特征优化策略能够选择出最优的特征集合,结合随机森林算法后可以在实现较高SOH估计精确度的同时降低模型的计算成本。

关键词：锂离子电池 SOH估计特征选择随机森林算法