车辆工程专业智能网联汽车课程改革研究

针对智能网联汽车课程存在的知识点覆盖面广、学习任务重、可参照教材少,以及教师备课难、学生理解难等问题,通过对该课程授课形式进行改革,打破以教材为主的传统授课方式,将当代教育理念与教学模式融会贯通,引入智能驾驶实车实验并结合前沿科技论文,提升课堂授课质量和学生对未知事物的探索能力,培养了学生的科学思维方式。此次课程教学改革取得了良好的效果。

智能汽车路径跟踪混合控制策略研究

针对传统单一控制算法无法有效协调智能汽车不同转向工况下横向控制性能要求的问题,根据智能汽车在高速和低速转向工况下呈现出的系统特性差异,设计了一种基于PID控制和模型预测控制的智能汽车路径跟踪混合控制策略。该控制策略在低速模式下采用PID控制,在高速模式下则采用模型预测控制,通过车辆速度确定路径跟踪控制模式,进而设计带稳定监督的控制模式切换机制,实现了横向控制系统的平滑切换。基于Carsim和MATLAB/Simulink仿真平台对所设计的智能汽车路径跟踪混合控制策略进行了仿真验证,在此基础上,进一步完成了实车试验。仿真和实车试验结果表明,所设计的混合控制策略能够保证智能汽车不同速度下的路径跟踪性能,具有较好的跟踪精度、实时性和车辆行驶稳定性。

自动驾驶汽车横向可拓预瞄切换控制系统研究

针对曲率变化范围大的弯道混合道路工况下,自动驾驶汽车横向控制系统的适应性和控制精度不高的问题,本文中提出了一种自动驾驶汽车横向可拓预瞄切换控制方法。控制系统由上层可拓控制器和下层控制器两部分组成,实现了在经典域中反馈控制和可拓域中前馈-反馈控制策略的切换控制。Simulink仿真结果表明,该控制方法在保证小曲率道路控制精度的同时,降低了大曲率道路的控制误差,对于时变工况具有很好的适应性。

传感器感知盲区条件下智能汽车主动制动系统控制研究

传感器感知盲区是造成智能汽车交通事故的主要原因之一。为了降低传感器感知盲区对智能汽车主动安全性能的影响,对传感器感知盲区条件下的智能汽车主动制动系统控制进行了研究。首先,建立感知盲区数据库,并搭建卷积神经网络对其进行识别;其次,根据其运动特征进行分类,建立感知盲区条件下的安全距离模型;最后,基于上述安全距离模型对感知盲区内的潜在障碍物进行自车速度控制,达到主动避撞的目的。仿真和实车试验表明,提出的传感器感知盲区分类可以较好地表述感知盲区的运动特征,传感器感知盲区条件下的主动避撞安全距离模型对潜在障碍物有较好的预防作用,主动避撞算法提高了智能汽车在传感器感知盲区内的主动安全性能。

无人驾驶汽车周边车辆行为识别算法研究

周边车辆行为识别对于提升无人驾驶汽车决策规划的合理性和控制安全性至关重要。传统的周边车辆行为识别方法识别精度普遍不高,且缺乏对交通主体相互之间邻域影响的考虑,算法鲁棒性较差。针对此,本文中提出了一种SLSTMAT(Social-LSTM-Attention)算法,创新性地引入目标车辆社交特征并通过卷积神经网络提取,建立了基于深度学习的车辆行为识别模型,应用注意力机制来捕捉行为时窗中的多时步信息,实现了周边车辆行为准确识别。采用HighD轨迹数据集和实车数据进行算法验证。结果表明,所提算法对周边车辆行为识别的准确率达94.01%,在目标车辆到达换道点的前1 s时刻行为识别精度达90%,具有较高的工程应用价值。

基于流动模式的汽车双筒式磁流变减振器设计与试验研究

提出一种基于流动模式的汽车单出杆、双筒式磁流变减振器的结构与工作原理,该减振器采用已有汽车悬架双筒式普通液压减振器的设计标准制造,对现有双筒式减振器具有很强工艺继承性。根据Bingham流体模型建立双筒式磁流变减振器阻尼力数学模型,并提出该减振器的磁路设计方法;针对磁路的非轴对称特性,建立磁路三维有限元仿真模型,结合北京现代某款汽车前悬架减振器的技术要求和磁流变液流变特性,进行三维静态磁场分析,确定活塞磁路的主要参数。制作汽车双筒式磁流变减振器,并对此进行台架特性试验;通过试验与理论计算对比,结果表明理论计算数据与试验数据较吻合,所提出的双筒式磁流变减振器设计方法是可行的,对汽车双筒式磁流变减振器的设计使用具有指导意义。

基于NA-EKF的分布式驱动电动汽车行驶状态估计研究

精确的行驶状态估计对分布式驱动电动汽车(DDEV)的纵、横向稳定性控制具有至关重要的意义。本文中应用噪声自适应扩展卡尔曼滤波(NA-EKF)算法对DDEV行驶状态进行估计。该算法充分利用观测信号的实时统计信息,通过监测滤波器新息和残差的动态变化,不断修正状态噪声方差和量测噪声方差,从而调整滤波器增益、状态预测值和观测值在滤波后的状态值中的比例,提高状态估计精度。最后利用车辆动力学仿真软件ve DYNA对本文应用的算法进行了仿真验证,结果表明:与EKF相比,该算法可有效克服先验统计信息不准确和复杂工况下造成估计不准确的问题,状态量估计的平均误差不超过27%,均方根误差不超过26%,峰值相对误差较小。

线控四轮独立转向汽车执行机构容错控制研究

针对可能出现多种执行器故障的线控四轮独立转向汽车系统,首先建立简化线性2自由度模型并定义包含多种故障的执行器故障模型,然后基于直接自适应控制方法的设计思路,引入一种鲁棒自适应容错控制策略。以跟踪参考模型为目标进行了容错控制器的设计,实现执行器故障模式下汽车对理想参考模型的零质心侧偏角和修正横摆角速度的跟踪。基于Lyapunov函数证明该容错控制器可以确保闭环系统渐近稳定。Matlab仿真及Carsim/Simulink联合仿真结果均表明,所提方法能够有效实现线控转向汽车执行器故障情况下的容错控制。

基于联合滑模变结构的电动轮汽车DYC系统研究

设计了基于横摆角速度与质心侧偏角的联合滑模变结构控制策略,基于Car Sim和MATLAB软件建立了电动轮汽车整车模型和整车控制模型,对电动轮汽车的驱动DYC系统进行了仿真分析。结果表明,设计的联合滑模变结构控制器具有良好的鲁棒性,能较好地控制车辆的横摆角速度和质心侧偏角;所采用的轴载比例分配算法对车辆的纵向加速度影响较小,既实现了车辆横向稳定性的控制,同时提高了车辆的舒适性。

基于效率优化的纯电动汽车双电源工作模式切换策略的研究

为了提高双电源电动汽车动力系统效率,对电池、超级电容和电机等子模块进行了建模和工作过程的效率分析,以揭示在蓄电池单驱、蓄电池和超级电容双驱和预充电3种驱动模式下电动汽车动力系统效率随车速和加速度而变化的规律。基于效率最优的原则,在Matlab/simulink环境下研究了电动汽车动力系统的控制策略,使电动汽车能够合理切换工作模式,使动力系统工作在效率最优的区域,延长电动汽车的续驶里程。

基于功率比的混合动力汽车模糊自适应等效燃油消耗最小策略研究

针对基于优选固定等效因子的等效燃油消耗最小策略(ECMS)工况适应性差的问题,提出一种基于功率比的自适应ECMS(PR-AECMS)。以功率分流式混合动力汽车为对象,建立采用电池荷电状态(SOC)修正ECMS等效因子的显示自适应求解模型,针对仅基于SOC反馈修正等效因子的不足,引入相邻时段平均功率作为ECMS等效因子前馈调节变量,通过研究相邻时段平均功率、前一时段电池充放电行为,以及不同电池SOC实时值和参考值等因素对等效因子修正机制的影响,提出基于多模糊控制器切换的ECMS等效因子自适应求解方法,根据电池SOC和前一时段车辆平均功率制定各模糊控制器的切换逻辑,以当前时段与前一时段的平均功率比、前一时段电池SOC变化量为各模糊控制器输入,基于标准循环工况的全局优化结果确定模糊控制参数。基于不同标准循环工况的仿真结果表明,相较于无功率比修正的AECMS,本文提出的PR-AECMS使整车在大范围工况下具有更优越的等效燃油经济性和电池充放电平衡特性,有效提高了ECMS策略的工况适应性。

纯电动汽车复合电源功率分配策略研究

对蓄电池、超级电容常用复合电源结构进行分析,确定蓄电池与超级电容复合电源结构,根据复合电源系统设计理念提出复合电源系统总体结构。根据原型车参数对超级电容和DC/DC变换器进行设计与选型,制定复合电源约束条件。在此基础上,设计了一种将逻辑门限值控制策略和基于车速的功率分配控制策略相结合的新的功率分配策略。在Matlab/Simulink环境下搭建复合电源功率分配策略模型,并搭建超级电容-蓄电池复合电源系统模型。在原型车路试工况和UDDS工况下对复合电源系统供能进行仿真。仿真结果表明:在此功率分配策略下,超级电容很好地起到辅助蓄电池输出功率的作用。最后根据复合电源系统总体结构,搭建复合电源系统试验平台并进行试验,验证了功率分配策略的可行性。

双离合器协同的功率分流式混合动力汽车动态协调优化控制研究

针对集成多离合器的功率分流式混合动力汽车,研究了包含两个离合器状态协同切换的纯电动模式到混合动力模式的瞬态切换行为及动态协调优化控制策略。基于杠杆法和矩阵法建立系统不同切换阶段的动力学模型,根据发动机起停控制及模式切换需求对双离合器工作序列进行可行性分析并制定模式切换逻辑,在此基础上,针对双离合器协同滑摩导致的切换品质下降,以整车纵向冲击度、离合器滑摩功及模式切换时间为加权优化目标,基于模拟退火算法优化不同离合器接合和分离过程的滑摩行为,为解决固定发动机转速调节策略难以适应不同加速工况需求的难题,构建了混合动力模式下的发动机转速自适应调节策略,实现基于不同工况需求转矩的电机MG1转矩自适应调节。仿真测试和硬件在环测试结果表明,所设计的动态协调优化控制不仅能够有效地减小双离合器协同时的功率分流式HEV瞬态模式切换冲击度,而且具有优异的工况适应性,能够保证不同加速工况下的瞬态模式切换品质。

车辆工程专业《机械振动基础》课程教学实践研究

针对江苏大学车辆工程专业《机械振动基础》课程具有学习内容多、学习课时少、学习难度较高等特点,学生在学习过程中存在学习积极性不高、学习效率低下、实际工程问题分析能力不足等问题,通过将现代教育理念及模式与教学相融合、密切结合理论教学与实际工程、将仿真软件融入教学等手段,增强学生的学习兴趣,培养学生分析与解决实际问题的能力,提高课程教学质量和效率,获得良好的教学效果。

车辆工程专业实践教学体系研究

本文比较了车辆工程专业传统实践教学和新教学法间的差异,结论表明:转变实践教学理念,制订可行性教学方案,是改进实践教学体系的必经之路。从课程实验教学设置、校内外实习基地建设、毕业设计、学生创新与实践四个方面介绍了新的实践教学体系建设。实践表明,该体系在笔者所在学校人才培养中效果显著,对培养学生的综合工程素养、创新与实践能力及合作协调能力具有重要的借鉴意义。

车辆工程专业开展PBL教学研究--以电化学与电池技术为例

针对车辆工程专业《电化学与电池技术》课程教学中存在理论晦涩,难以理解的问题,通过对基于问题和项目的学习方法(Problem Based Learning,PBL)的研究,提出了讲授与文献阅读相结合、在实验中学习、在解决项目问题中提高的新的教学模式;考核方式上,采用“前沿阅读报告+实验+调研报告+汇报”的方式,有效地提高了学生对该门课程的掌握度,提升了学生发现问题与解决问题的能力,为将来他们在新能源汽车领域的发展打下良好的基础。

电动轮汽车电液复合ESP的协调控制研究

传统车辆的车身电子稳定系统(Electronic Stability Program,简称ESP)通常采用液压系统进行控制,液压控制虽有承载能力大的优点,但其在动态响应性能上存在局限性。针对纯液压ESP在动态控制上的不足,鉴于轮毂电机具有优秀的动态控制性能,从提升车辆ESP性能这角度出发,在电动轮汽车上开展电液复合ESP的协调控制方法研究。应用Matlab/Simulink和Car Sim两软件分别建立了电动轮汽车的理想二自由度参考模型、Car Sim整车模型、轮毂电机模型、失稳状态判断模型、双层控制器模型,在双移线行驶工况下,分别对无ESP、纯液压ESP、电液复合ESP这三类情况进行联合仿真。仿真结果对比后表明:在电动轮汽车上,电液复合ESP比无ESP及纯液压ESP具有更佳控制效果,如横摆角速度响应精度提升15%以上,响应速度缩短27%,车轮滑移率保持在比较合理的范围内(低于20%),防滑性与行驶安全性更好。此项研究将为电动轮汽车电液复合ESP的协调控制进一步研究提供理论依据。

智能汽车仿人换道TSK模糊可拓控制研究

为提高智能汽车自主换道的轨迹跟踪精度和乘员舒适性,提出了一种将可拓控制与TSK(Takagi-Sugeno-Kang)模糊控制相结合的智能汽车仿人换道控制方法。通过驾驶模拟器对熟练驾驶员的实际驾驶轨迹数据进行采集,基于广义回归神经网络进行仿人理想轨迹拟合。为提高智能汽车对拟合轨迹的跟踪能力,引入可拓控制策略根据系统状态划分不同控制域,并在经典域和可拓域分别采用PID反馈控制和PID前馈-反馈控制,解决单一控制算法的局限性。为进一步改善可拓控制在不同控制域边界的抖动问题,采用了TSK模糊控制对其稳定性进行优化。仿真结果表明,该控制算法保证在不同换道工况下都具有较高的跟踪精度和舒适性。

电动轮汽车起步加速性能联合仿真研究

四轮轮毂电机驱动汽车(简称电动轮汽车)是电动汽车的一个分支,其通过轮毂电机直接驱动车轮,给整车提供动力。虽然电动汽车节能环保,但存在动力性能不佳的情况。因此选用永磁无刷直流电机作为电动轮汽车驱动电机,利用永磁无刷直流电机外特性,分别采用Matlab软件和Carsim软件建立电机模型、模糊PID电机控制模型和整车模型,针对其起步加速性能进行联合仿真研究。仿真试验表明,在高附路面工况,有控制的电动轮汽车较于无控制的能够很好地改善其加速性能,其最高车速提升13%左右;在低附路面,利用模糊PID控制能够很好地解决无控制时产生的抖振问题,最高车速提升了16%左右。

基于三自由度的智能汽车模糊滑模横向运动控制研究

针对智能汽车运动过程中存在的车身姿态变化问题以及运动控制精度问题,设计了一种基于非线性3自由度动力学模型的模糊滑模横向运动控制器。建立了包括侧倾运动的3自由度动力学模型,进行了模型线性化;对基于线性化处理后的动力学模型进行了滑模控制器设计,通过控制前轮转角实现了路径跟踪横向控制,并引入了模糊控制提高控制效果,本控制系统能够在跟踪过程中对车身姿态变化进行观察。仿真结果表明,搭建的基于3自由度动力学模型的模糊滑模控制器能够在考虑侧倾运动的基础上,实现路径跟踪,且构建的模糊滑模控制系统相较于传统滑模控制其横向偏差与方向偏差分别降低了7.28%和1.50%,同时模糊控制也减弱了滑模控制固有的抖振影响。