基于BEGAN的汽车CAN网络入侵检测数据增强方法研究

针对目前汽车CAN网络入侵检测算法因攻击样本缺少而导致数据不平衡问题,提出一种基于BEGAN的CAN入侵检测数据增强方法,引入one-hot编码将CAN报文特征图像化,结合构建的生成对抗网络,生成与真实攻击格式一致且内容差异的有效样本。通过采集实车数据作为真实样本进行训练,从特征图、t-SNE可视化、统计学分析和分类器验证角度验证了所生成的增强数据集的实用性,可提高入侵检测分类器准确率;与传统过采样算法含随机过采样(ROS)、合成少数过采样(SMOTE)、SMOTE-ENN、自适应合成过采样(ADASYN)相比,具有更高的准确率。

基于改进纯跟踪的低速智能汽车路径跟踪控制

传统纯跟踪控制器在面向实际应用时往往难以较好地处理传感器信号延时、执行器响应滞后等因素带来的控制滞后问题以及欠缺内外部扰动干预下的自主抗干扰能力;同时在跟踪临近终点的目标点时,因前视距离作为控制律的分母且逐渐减小,导致输入转角值发生突变且伴随方向盘出现不稳定地晃动现象,影响行驶稳定性及人员乘坐体验感。针对此,提出了一种基于改进纯跟踪的路径跟踪控制器。首先,构建了纯跟踪控制器的基础模型并为改善纯跟踪控制的滞后影响,建立了一种结合规划路径和规划速度信息的道路预瞄模型。然后考虑系统因内部及外部环境影响产生的未知干扰并设计非线性扩张状态观测器(nonlinear expanded state observer,NESO)进行扰动估计及实时补偿,以提升纯跟踪控制器的抗干扰能力。并进一步通过转向稳定调节模型以改善纯跟踪控制器临近终点时的转角突变问题。最终,基于软件在环动力学仿真平台以不同初始航向及存在初始偏差工况下测试所提控制器的有效性,并进一步在实车平台进行闭环测试验证,实验结果表明改进的纯跟踪算法具有良好的跟踪精度和转向平顺性。

车辆工程大学生创新实践基地建设与实践

针对车辆工程专业大学生创新实践基地培养机制的特点,首先说明了大学生创新实践基地培养机制的研究背景,然后分别对创新基地中所指导的参加竞赛的学生小组、竞赛型大学生创新团队、以学生为主体的创新基地指导教师的指导和参与模式、面向竞赛活动,建立完备竞赛质量保证机制等方面进行分析,并说明了大学生创新实践基地培养机制的创新与实践方法和所取得的成就。

汽车理论课堂教学与卓越工程师培养模式探索与实践

研究型大学培养出具有一定工程实践能力的本科生已成为时代发展的必然要求。本文通过对我校车辆工程人才培养体系的剖析,以工程实践为基础、理论教学为主导,探索汽车理论课程教学的新思路、新方法,从而使学生在掌握坚实理论知识基础上具备过硬的科研与实践能力,达到知识一体化的教学战略目的。

基于WIKI的“汽车人机工程学”教学方法研究

"汽车人机工程学"课程是车辆工程专业本科生的必修课程。基于大连理工大学精英人才培养理念,根据课程多学科相关性的特点,研究以学生为中心的参与式教学的应用方法及特点。通过应用WIKI交互平台建立了人机工程学课程的师生交互参与式WIKI交互系统。实现贯穿于整个教学周期的透明开放的参与式作业提交和点评机制、高效的课程评价机制,增强学生在教学过程中的参与性。参与式教学方法的应用不仅能提高学生的主观能动性和创新能力,还能使他们对知识的掌握和理解更加牢靠深刻。

参与式“汽车人机工程学”课程教学方法研究

"汽车人机工程学"是大连理工大学车辆工程本科专业的必修课程,该课程在结合学校"实施精英教育、培养精英人才"的研究型精英人才培养理念及车辆工程学科特点的基础上,在教学实践中探索以学生为中心的"参与式教学模式",重点研究基于WIKI交互平台及虚拟仿真实验技术等现代网络及计算机技术的高效的师生互动、生生互动参与式教学方式,建立"汽车人机工程学"WIKI教学平台、搭建汽车人机交互虚拟仿真实验课件开发平台。该研究提高了学生学习的主观能动性,培养了学生的创新思维,使他们对"汽车人机工程学"有了更深刻的认识。

汽车发动机原理课程思政教学改革与探索

为贯彻思政教育进课堂的思想,推进大连理工大学课程思政长效机制建设,分析了汽车发动机原理课程开展实施课程思政建设的必要性,通过课程教学内容、方法和手段的改革,使专业课程与思政建设同向同行,充分发挥专业课程对人才培养的育人能力,构建新时代思政课程考核体系,为社会主义现代化建设输送思想政治过硬、能适应新时代需求的高质量行业创新人才。

面向燃料电池汽车的双源电机驱动系统

为解决DC/DC带给燃料电池汽车驱动系统成本及效率方面的问题,实现双电源之间的能量传输及对应转矩的独立控制,对双源电机驱动系统的工作模式、控制系统及输出性能进行分析。建立双源电机、燃料电池、动力电池模型,讨论双源电机的多种工作模式;针对双源电机两套绕组间的电压耦合效应,采用前馈解耦及零直轴电流策略对双源电机燃料电池绕组、动力电池绕组的电流及对应转矩进行独立控制;在实验室设计工况及基本市区循环试验工况下分别进行台架试验,双源电机驱动系统的输出转矩能够快速响应转矩需求,不同工作模式下燃料电池绕组及动力电池绕组的电流与其对应转矩波形一致。台架试验结果表明:双源电机驱动系统的多工作模式能够实现燃料电池汽车的启动、加速、下坡、制动能量回收等工况,所采用的控制策略可以对燃料电池及动力电池输出转矩进行独立控制,能够顺利实现燃料电池和动力电池之间的能量传输。

汽车物流器具随机振动损伤与疲劳寿命预测研究

汽车零部件产品常被采用堆垛形式的物流器具运输以避免损伤。应用随机振动试验方法,分析三种不同振动等级下,堆垛型钢质物流器具的振动损伤;基于物流器具—装载物—夹具相互作用关系,建立了全景天窗运输器具的有限元模型,研究了平稳高斯随机振动下该器具的疲劳响应,获得关键位置变形和等效应力,预测器具的疲劳寿命。研究结果表明:有限元分析得到的共振频率与随机振动试验结果相差3.4%;器具振动响应主要受低阶共振频率影响,最大应力集中在堆垛柱与托盘连接处;上层装载物响应加速度1.42g明显大于下层0.79g,而同处于上层的装载物响应加速度差别小于1.7%;上下层堆垛柱响应加速度分别为0.82g和0.79g,差别不明显。上述方法可模拟运输过程中汽车物流器具振动疲劳及装载物易损点,为汽车物流器具设计提供参考。

面向工程教育专业认证的汽车生产实习课程改革

根据工程教育专业认证要求和汽车专业人才培养的特点,调研并分析国内外先进的教学经验,对汽车生产实习课程进行改革。坚持"以学生为中心",建立扎实稳定的实习基地,建设"技术+人文"教育相结合的实习内容体系,提出以问题为驱动、强化思考及问题解决能力的实习形式,设计强化过程、综合评估的考核方式。经教学实践检验,该改革实施效果明显。

基于多模态深度学习的汽车虚拟驾驶环境生成方法

为促进自动驾驶技术的发展,采用基于多模态图像深度学习的汽车虚拟驾驶环境生成方法,同时生成包含多个物理场景的多模态图像。利用部分共享的隐空间构建编码器和生成器,采用域不变特性的感知损失,通过Cityscapes和Comma2k19数据集进行对比实验,采取多样性评价指标进行评价。结果表明:采用多模态深度学习生成的虚拟驾驶环境图像具有高真实性和多样性,对于快速构建自动驾驶虚拟仿真平台具有重要意义。

改进行为克隆与DDPG的无人驾驶决策模型

无人驾驶技术的关键是决策层根据感知环节输入信息做出准确指令。强化学习和模仿学习比传统规则更适用于复杂场景。但以行为克隆为代表的模仿学习存在复合误差问题,使用优先经验回放算法对行为克隆进行改进,提升模型对演示数据集的拟合能力;原DDPG(deep deterministic policy gradient)算法存在探索效率低下问题,使用经验池分离以及随机网络蒸馏技术(random network distillation,RND)对DDPG算法进行改进,提升DDPG算法训练效率。使用改进后的算法进行联合训练,减少DDPG训练前期的无用探索。通过TORCS(the open racing car simulator)仿真平台验证,实验结果表明该方法在相同的训练次数内,能够探索出更稳定的道路保持、速度保持和避障能力。

金属空心球复合材料重力铸造工艺研究

基于对金属空心球复合材料的结构分析,采用金属型重力铸造法制备金属空心球复合材料。介绍了金属空心球复合材料金属型重力铸造工艺流程,并设计了一种成本低廉、简易成型、且能多次使用的金属型模具,且对金属空心球复合材料进行了实验试制及材料验证。结果表明,采用金属型重力铸造法能够制备出孔壁结构完整且孔洞随机分布的金属空心球复合材料,能实现空心球单一设计与梯度设计;金属空心球复合材料基体与空心球壁组织较为致密,且形成了厚度为25~30μm的界面层;金属空心球复合材料的应力-应变曲线具有明显的弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段,且采用空心球梯度设计的金属空心球复合材料相较于空心球单一设计的金属空心球复合材料,其基本力学性能有明显的提升。最后,与传统的闭孔泡沫铝材料进行了对比分析,金属空心球复合材料整体稳定性更高,吸能效果更强。

小型推进器转轮五轴数控加工

以小型推进器转轮的五轴数控加工为研究对象,根据曲面造型理论进行转轮的三维数字化建模,并进行数控加工工艺规划和编程,基于双转台型五轴数控机床重点提出了具有RTCP功能的后置处理器开发关键技术,通过国内自主生产的双转台五轴联动加工中心完成小型推进器转轮的加工。经检测,加工的推进器转轮样件满足质量要求,验证了刀具路径和后置处理器的正确性和可靠性。充分发挥了五轴数控机床的加工潜能,同时也为其他类似复杂曲面类零件五轴数控加工提供了可借鉴的方案。

创新创业驱动的车身CAD教学模式探索

在创新创业国家战略背景下,以创新创业思维模式和能力培养为导向,对“车身CAD技术”实践课程内容进行综合改革,基于OBE理念进一步夯实与提升教学实效。以学生团队为中心设计教学过程和实验内容,围绕学生综合能力的培养制定多元化考核方式。综合使用数字化设计工具及先进仪器设备,实施“理论—实践—管理—创新—创业”的螺旋阶梯式五位一体教学。教学实践表明该模式显著的锻炼和提升了学生的创新创业能力。

基于MATLAB矢量化物质点法的车身防撞梁碰撞分析

基于MATLAB矢量化的物质点法(material point method,MPM)框架,分析车身前防撞梁的碰撞冲击问题。MPM在每一迭代步将物理参数在物质点和背景网格间相互映射,使用MATLAB矢量化框架可以使用户在快速入门的同时保证求解效率,其应力更新采用车身结构材料的弹塑性本构模型。前防撞梁碰撞冲击数值算例结果表明,MPM可以保证求解精度,同时矢量化技术可以大幅提高求解效率。

基于分区表征的异质金属搅拌摩擦焊接残余变形数值模拟

为了研究焊缝材料屈服强度变化与焊接残余变形之间的关联机制,提出了基于力学性能分区表征的异质金属搅拌摩擦焊接残余变形计算方法。通过搅拌摩擦焊接实验研究了搅拌头转动方向对搅拌摩擦焊接搅拌区的力学性能曲线影响,并以实验测定的材料本构关系定义搅拌区材料的屈服强度,通过分区表征不同的屈服强度,建立了搅拌摩擦焊接的顺序热力耦合模型,结合分区表征模型研究了搅拌区屈服强度变化对异质金属搅拌摩擦焊接残余变形的影响。结果表明,前进侧材料为2024-T3,后退侧材料为6061-T6时,搅拌区屈服强度为171 MPa、抗拉强度为194 MPa,前进侧和后退侧材料互换,搅拌区屈服强度为166 MPa、抗拉强度为186 MPa。前进侧材料和后退侧材料互换后屈服强度和抗拉强度产生差异的原因是前进侧和后退侧材料的流动行为差异。以实测的力学性能曲线为依据,建立了搅拌摩擦焊接异质合金的顺序热力耦合模型,前进侧材料为2024-T3,后退侧材料为6061-T6时,搅拌摩擦焊接构件最大残余变形为1.2 mm,前进侧材料为6061-T6,后退侧材料为2024-T3时,搅拌摩擦焊接构件最大残余变形为1.3 mm。随着搅拌区材料屈服强度提升,搅拌区弯曲刚度增加,导致残余变形减小。

向创新型人才培养的有限元方法教学改革与实践

创新型人才培养已成为高等学校改革与发展的主要目标。以车辆工程专业弹性力学与有限元方法课程为例,以实现创新型人才培养为目标,在分析传统教学方法存在不足的基础上提出了针对教学内容规划、丰富教学方法以及完善考核方式的改革思路,并给出了教学实践效果,初步验证了课程教学改革的有效性。

一种结合光流追踪的双目视觉里程计算法

针对特征点法视觉里程计频繁计算和匹配描述子导致系统实时性能变差的问题,提出一种结合光流追踪的双目视觉里程计算法;首先进行初始化,生成初始的关键帧和地图点,随后在追踪线程中使用光流追踪特征点获取匹配关系,计算并优化相机位姿;满足生成关键帧的条件后,将当前帧设置为关键帧,提取图像的ORB特征点,并使用描述子匹配获取与上一关键帧特征点的匹配关系,三角化生成新的地图点;最后在优化线程中将新的关键帧和地图点使用滑动窗口算法进行优化,剔除冗余关键帧和地图点;在KITTI数据集上的实验结果表明,所提出的算法轨迹误差与双目模式下的ORB-SLAM3算法处于同一水平,同时实时性能有大幅度提高,追踪每一帧图像的平均时间从52 ms降至16 ms,在保证高精度的情况下运行速度大大提高,具有较高的实用价值。

旁通阀结构对燃料电池系统阴极压力控制效果的分析

为减小压力波动对燃料电池寿命的不利影响,通过仿真及对比试验,探究增加旁通阀对阴极供给系统压力波动的改善效果。根据对燃料电池输出特性与各组件工作原理的分析,建立机理与控制模型;采用基于自抗扰的反向解耦方法实现流量与压力的解耦控制;运用模糊PI方法实现压力波动控制。通过Matlab/Simulink仿真验证了解耦方法在该系统结构下的控制效果,在对比试验中,压力波动峰值分别为无旁通阀1.82kPa与有旁通阀1.09kPa,旁通阀的增加减小了压力波动,使阴极流道压力的稳定性得到了更有效的控制,对提升燃料电池寿命有重要意义。