融合改进A^(*)算法和DWA算法的全局动态路径规划

针对常规A^(*)算法存在的路径规划中冗余节点过多、拐点过多、规划路径与障碍间的距离过短、容易产生碰撞等问题,提出了一种将改进A^(*)算法与动态窗口法相结合的新方法。该算法通过对栅格地图中的障碍栅格进行量化处理,提取环境信息,并根据这些信息对A*算法的启发函数和子节点选择策略进行调整。此外,为了优化路径的平滑度和安全性,设计了一种路径节点平滑处理算法。仿真实验结果表明,融合动态窗口法的融合算法不仅能够保证所规划路径的全局最优性,而且能够有效地避开随机障碍物。

基于扩展Kalman滤波的汽车行驶状态估计

介绍了一种应用扩展Kalman滤波技术估计车辆行驶状态的控制算法。该算法以非线性三自由度车辆模型为基础,对汽车在行驶过程中的横摆角速度、纵向车速和质心侧偏角分别进行了估计。为验证该算法的准确度,将估计获得的状态值与实车场地实验测得的数据进行了比较。比较结果说明,应用扩展Kalman滤波算法能够较为准确地估计出车辆的横摆角速度、纵向车速和质心侧偏角。

基于扩展卡尔曼滤波的信息融合技术在车辆状态估计中的应用

车辆行驶中某些状态参量不易准确测得或测量成本较高,而这些变量的准确获取对车辆底盘控制有着重要的意义。为以较低成本获取重要的车辆运动状态,建立包括横摆、侧向和纵向3自由度的非线性车辆模型,利用扩展Kalman滤波(Extended Kalman filtering,EKF)理论建立了信息融合算法,给出车辆状态变量最小方差意义下的融合结果,利用少量的易测车辆状态信息(转向盘转角、车辆纵、侧向加速度)融合得出所需的难测车辆状态(横摆角速度、质心侧偏角)。并在Matlab/Simulink环境下利用实车场地试验数据进行了离线仿真。多种工况下的场地试验结果表明,该算法在估计汽车横摆角速度、质心侧偏角、纵向速度时具有一定的准确性,特别是对横摆角速度的估计,即使在车辆非线性区也表现出良好性能。同时该融合算法简单、稳定及所需融合输入较少的特点使该算法在实际中的应用成为可能。

4WID/4WIS电动车建模和特殊工况仿真

介绍了四轮独立驱动/四轮独立转向(4WID/4WIS)电动车的特点,基于Matlab/Simulink搭建了各子系统及整车的动力学仿真模型,设置了该类型电动车特有的驾驶模式选择功能。模型允许对4个车轮输入不同的驱动转矩和转角;考虑了驱动电机、转向电机的动态响应特性。针对4WID/4WIS电动车特有的蟹行、斜行和原地转向工况进行了仿真。结果表明,模型能够较好地反映4WID/4WIS电动车的动力学响应特性。

基于双层隐式马尔科夫模型的驾驶意图辨识

构建了一种双层隐式马尔科夫模型结构,用于实时辨识驾驶员复合工况下的驾驶意图,并在驾驶模拟器上对坡道起步、紧急避障和弯道制动等复合工况进行了验证。结果表明,该模型可准确、高效地辨识各个单一和复合工况下的驾驶意图,为线控汽车的集成控制奠定基础,提高线控汽车的安全性和减轻驾驶员负担。

汽车转向时驾驶员驾驶意图辨识与行为预测

提出了一种基于隐马尔可夫模型(HMM)和人工神经网络(ANN)相结合的模型,用于实现驾驶意图辨识和驾驶行为预测,从而达到辅助驾驶和提高主动安全性的目的。通过驾驶模拟器获得双移线和直线行驶的数据,通过结合HMM和ANN建立了驾驶员意图辨识和行为预测模型,对驾驶员意图和行为在紧急转向、正常转向和直线行驶三种工况下的操作分别进行了辨识和预测。实验结果表明,该模型在给定车速下能够准确辨识当前的驾驶意图和较为精确预测驾驶员的驾驶行为。

基于模型预测控制的汽车底盘协调控制策略

通过电子控制系统主动干预车辆的纵向、横向和垂向动力学特性,可以提高车辆的稳定性和操纵性,进而保证车辆的安全行驶。将主动转向、主动横摆力矩控制和主动悬架结合,根据轮胎的力学特性,利用模型预测控制策略,通过轮胎力分配,实现底盘三向动力学的协调控制,并进行了仿真验证,结果表明与两向动力学协调控制相比,该控制策略可以有效提高整车的主动安全性。

基于直接横摆力矩控制的汽车稳定性控制策略

建立了适用于汽车稳定性分析的人-车闭环系统整车动力学模型,提出了保证质心侧偏角为零的前馈和单神经元两种DYC控制策略。通过对这两种控制策略的低附着双移线道路仿真,对比分析了两种不同控制策略的控制效果。仿真结果表明:单神经元DYC控制策略能更有效地控制汽车运动状态,提高汽车纵向及侧向稳定性。

基于驾驶模拟器的驾驶员所偏好的转向盘力矩特性研究

利用ADSL开发型驾驶模拟器研究了在不同速度和侧向加速度下的中国驾驶员所偏好的转向盘力矩特性。研究结果表明,中国驾驶员所偏好的转向盘力矩与欧洲和日本驾驶员所偏好的转向盘力矩一致,随车速的增大而增大,在线性区域内(侧向加速度小于3m/s2),随侧向加速度的增大而明显增大,在非线性区域内(侧向加速度大于3m/s2),随侧向加速度的增大,驾驶员所偏好的转向盘力矩增大不明显。研究结果为汽车电动助力转向的助力特性设计和线控转向的路感模拟提供了依据。

汽车前轮电子转向系统

介绍了一种汽车转向的最新技术———前轮电子转向系统 ,并对其理论关键技术进行了研究。通过对方向盘回正力矩的建模 ,模拟生成了为驾驶员提供路感的方向盘回正力矩 ;利用所提出的前轮转向控制算法 ,可以使汽车具有不变的转向特性 ,通过横摆角速度和侧向加速度反馈控制 ,提高了汽车的稳定性。

线控转向稳态增益与动态反馈校正控制算法

以29自由度汽车动力学模型为基础,提出了保证线控汽车转向增益不变的稳态控制策略,使线控汽车转向特性不随车速和转向盘转角变化;提出了基于状态反馈的动态校正稳定性控制算法。仿真和驾驶模拟器实验表明,基于转向增益不变的稳态控制策略保证了汽车转向特性不变,减轻了驾驶员的负担,适合于更多的驾驶人群;基于状态反馈的动态校正稳定性控制算法有效提高了汽车的稳定性。

变速器斜齿轮宏观参数减振优化设计

为了在变速器齿轮宏观参数设计阶段尽可能地降低齿轮啮合冲击振动,提出了一种斜齿轮宏观参数的减振优化设计方法。采用减小传递误差波动值作为减小冲击振动的手段,建立以减小冲击振动和体积为目标,同时考虑规范要求并保证强度的变速器斜齿轮宏观参数优化模型,采用遗传算法进行寻优。斜齿轮传递误差的计算方法考虑将斜齿轮副近似为众多小直齿轮副的叠加,并考虑相邻小直齿轮副的啮合角度的相位差,小直齿轮副的传递误差计算采用考虑轮体周向变形的改进石川法。优化结果表明,本文优化方法能够有效降低斜齿轮传递误差41%、降低体积1.34%。

基于全局增益调度控制的重型半挂车主动侧倾控制算法

重型半挂车极易发生侧翻事故,提高其侧倾稳定性可以减少事故发生和人员财产损失。针对重型半挂车侧倾稳定性问题,建立车速可变的8自由度动力学模型。在回路传输恢复技术(Loop transfer recovery,LTR)的线性二次高斯(Linear quadratic guass,LQG)控制方法基础上,建立全局增度调度控制的全状态反馈控制器,使LQG/LTR局部状态反馈控制器在不同车速下均能对车辆实施最优主动侧倾控制,从而实现在噪声干扰下对重型半挂车的主动侧倾控制。进行变车速阶跃转向工况下的车辆仿真,对比分析主动控制前后的重型半挂车标准横向载荷转移等参数。车辆仿真结果表明,LQG/LTR方法具有良好的抑制干扰噪声的能力,可使系统具有较好的鲁棒性和稳定性。与被动式车辆相比,变车速的全局增益调度控制算法能有效提高重型半挂车的侧倾稳定性。

二次型最优控制的半挂汽车列车主动侧倾控制算法研究

针对半挂汽车列车的侧倾稳定性问题,建立了八自由度的半挂汽车列车动力学模型,并以线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)为基础,提出了一种基于回路传输恢复技术(loop transfer recovery,LTR)的线性二次型高斯(linear quadratic guass,LQG)最优控制算法。设计了局部状态反馈控制器,实现某车速下的侧倾控制,并进行了该车速下阶跃转向工况的车辆仿真分析。仿真结果表明:LQG/LTR控制器具有良好的抑制干扰噪声的能力和较好的鲁棒性,有效提高了半挂汽车列车的侧倾稳定性。

“车适应人”线控汽车理想特性参考模型神经网络建模

针对线控汽车上通过对各个线控系统地集成控制以实现个性化理想汽车动力学特性即"车适应人"问题,进行了线控汽车理想特性参考模型神经网络建模研究。对驾驶员特性进行了初步分类,给出了汽车理想特性控制原理;设计了汽车驾驶模拟器实验,进行了理想特性参考模型神经网络建模;对模型精度、特性反映程度和实时性进行了实验验证。研究表明,所建立的理想特性参考模型精度高、实时性好,能反映不同驾驶特性,建模方法具有可行性。

分布式独立转向车辆的转角分配方法

针对分布式独立转向系统存在的转角分配问题,阐述了分布式转向的系统结构和工作原理,并基于阿克曼转向定理,同时考虑前轮轮胎侧偏,推导出适合前轮独立转向(2WIS)和四轮独立转向(4WIS)的转角分配算法,研究了该算法对车辆轮胎磨损情况和行驶稳定性的优化效果;利用线性二自由度汽车模型,得出轮胎侧偏角与车速、横摆角速度及车轮转角之间的关系,并利用得出的轮胎侧偏角对阿克曼转向定理进行修正,得出各车轮的转角分配关系;最后,通过Carsim-Simulink联合仿真来验证该转角分配方法的正确性,通过评价轮胎侧向力的优化情况来确定轮胎磨损的改善状况,通过质心侧偏角来评价车辆的行驶稳定性.仿真结果表明,所提出的转角分配方法对于改善轮胎磨损情况和提高车辆行驶稳定性具有很好的效果.

汽车列车电控制动系统制动力分配的控制算法

为汽车列车提出了一种基于滑移率的电控制动系统制动力分配算法,即根据不同情况,使牵引车后轮和半挂车车轮的目标滑移率随牵引车前轮滑移率而变化。运用Matlab/Simulink和Trucksim软件进行列车在高附着和低附着路面上行驶的联合仿真,结果表明该算法能缩短汽车列车的制动距离,提高了制动稳定性。

汽车操纵稳定性的主观评价

本文介绍了汽车操纵稳定性的主观评价方法,探讨了影响主观评价的因素。利用吉林工业大学的开发型车辆驾驶模拟器进行了汽车操纵稳定性的主观评价试验,采用一对一即时比较法实现了14个车辆方案易操纵性的驾驶员主观评价排序,并进行了操纵稳定性定量评价指标与主观评价的相关分析。

线控汽车驾驶员特性辨识算法的研究

线控汽车相对于传统汽车具有较多的控制自由度,控制算法设计可将人的因素考虑在车辆集成控制中,进行人性化设计,变"人适应车"为"车适应人",最终实现车辆的安全、智能驾驶。文中确定了驾驶员特性辨识系统,以转向行为为例,对驾驶员特性进行分类,并采用神经网络方法建立了辨识模型,在驾驶模拟器上对所研究方法进行实验验证。结果表明,所建立的驾驶员特性辨识模型有较高精度,能对驾驶员特性进行预测,方法可行。

基于频率加权滤波的汽车平顺性评价

基于无限脉冲响应数字滤波器理论,根据ISO2631-1:1997(E)标准中频率加权系数设计了一个频率加权滤波器。通过频率加权滤波器对加速度时间信号进行滤波,获得加权加速度的时域数据和振动的峰值系数。通过分析,在随机振动下,各轴向的振动峰值系数一般不超过9,可用基本评价方法评价汽车平顺性;在冲击振动下,座椅、座椅导轨和脚下地板垂直方向的振动峰值系数超过9,需采用辅助评价方法进行平顺性评价。分析结果表明:通过频率加权滤波器进行滤波,可以实现汽车行驶平顺性的时域加权评价,改善传统频域加权评价方法无法获得峰值系数的不足,提高了汽车平顺性评价的准确性。