车载CAN总线的安全防护技术分析

控制器局域网(CAN)络总线因成本低、抗干扰性强及支持分布式串行通信等优点成为应用最广泛的车载总线,相对应地CAN总线协议又因存在无认证、无加密及多个远程连接端口等安全漏洞,成为黑客攻击的主要焦点。文章首先回顾了近期汽车网络安全事故,并列举了主要的入侵类型,其中重放和丢弃为最常见的攻击方式,然后分析了CAN总线脆弱的原因并给出了对应的解决策略,最后应用信息熵和相对熵进行了入侵检测,并利用CANoe软件进行仿真分析,结果表明该方法较为有效,考虑到消除网络非法入侵的艰巨性,以及满足安全性和实时性等更高要求,未来还需要在基于可变速率(CAN-FD)等新构架下进行更加深入地研究。

比例电磁阀开环-闭环复合控制算法

以比例电磁阀为研究对象,以快速建立具有良好性能的通用控制算法为目标,以充分利用电磁阀的响应特性为途径,提出了将开环控制和闭环控制相结合的开环-闭环复合控制算法,论述了控制算法的模型结构和设计过程。不同于将误差作为唯一输入的常规控制算法,复合控制算法同时将目标值和误差作为控制器的输入。以电磁阀响应特性实验为基础,根据电磁阀的稳态特性建立开环控制表,消除系统的稳态非线性;根据电磁阀的瞬态特性设计了闭环控制器和滞后特性预估修正模块,降低了模型误差和滞后特性的影响,提高了动态响应性能。实验结果验证了复合控制算法的控制精度、响应速度和鲁棒性。

CVT速比响应特性的实验研究及其应用

鉴于现有速比变化率和稳态速比特性公式均包含主动轮压力参数,而量产CVT并未安装主动轮压力传感器,难以为速比控制算法的设计提供依据,对量产CVT进行速比响应特性实验,建立不依赖于主动轮压力参数的速比变化率经验公式和稳态速比特性表。提出了基于速比响应特性的控制算法,不同于以误差作为唯一输入的常规控制算法,该控制算法根据系统压力和目标速比计算控制量,补偿系统的非线性,提高各工况下控制性能的稳定性和一致性。

考虑耦合特性的CVT协同控制算法研究

根据CVT速比控制和夹紧力控制之间的耦合特性,在需要快速调节速比的瞬态工况,通过暂时适当增大夹紧力的方法来提高速比变化率。利用实验获得的稳态速比控制表和速比变化率经验公式,采用开环-闭环复合控制模型设计了速比、速比变化率和夹紧力的协同控制算法。实验结果表明,协同控制算法在保证夹紧力可靠性和各工况速比控制性能一致性的前提下,使速比调节时间缩短20%~40%。

无级变速传动系统整体优化控制策略

传统的发动机最佳经济性和最佳动力性控制策略不能保证传动系统整体性能最优。以无级变速传动系统整体性能最优为目标,从经济性、动力性和瞬态工况特性三个方面论述基于功率需求的整体优化控制策略。制定发动机、液力变矩器和无级变速器的整体效率优化算法,求解最佳节气门开度控制表、最佳速比控制表和液力变矩器理想闭锁控制线。在经济性模式下,以满足功率需求的整体最高效率点作为控制目标;在动力性模式下,根据功率需求计算目标节气门开度,以当前车速下的整体最大功率点的速比作为目标速比。在瞬态工况下,直接以车辆有效驱动功率作为控制目标,结合发动机转矩补偿与速比变化率限制,给出恒功率和零功率两种量化控制模式。仿真结果表明,整体优化控制策略使经济性提高3.2%,40～80 km.h–1的超车加速时间缩短13.7%,避免急加速过程中的动力疲软现象。

无级变速器夹紧力控制方法的可靠性

从确定目标夹紧力、设计控制算法和验证传动可靠性三个方面,对无级变速器夹紧力控制中的可靠性问题进行了研究。澄清了绝对安全系数与相对安全系数在概念上的混淆,指出错误地采用相对安全系数法不能保证夹紧力的可靠性。分析了惯性力矩和计算流程对主动轮扭矩计算误差的影响,给出了主动轮扭矩的正确计算方法。提出了夹紧力控制算法的模块化和通用化,设计了夹紧力通用复合控制算法。实验分析了速比控制对夹紧力的耦合作用,指出低速重载工况下为防止金属带打滑必须限制速比变化率。分析了最容易引起金属带打滑的工况,对车辆从冰面打滑状态突然进入水泥路面的行驶过程进行了仿真,验证了夹紧力控制方法的可靠性。

双状态无级变速传动系统整体效率优化

针对现有无级变速传动系统效率优化算法的不完整性,以整体效率最优为目标设计最佳工况点求解算法,制定基于功率需求的传动系统整体优化控制策略,将满足功率需求的最高效率点作为基本控制目标,以实现最佳经济性;当功率需求超出传动系统功率范围时,将当前车速下的最大输出功率点作为控制目标,以实现最佳动力性;求解液力变矩器理想状态切换线,制定实际切换控制线。试验验证和对比分析结果表明,采用优化控制策略降低油耗近3%,起步加速时的变矩器闭锁时间缩短11%,最大输出功率提高2.3%。

基于主动耦合干预的无级变速器速比控制

利用夹紧力与速比之间的耦合作用,在保证传动可靠的前提下,通过联合调节主从动轮油缸压力来干预速比控制,暂时提高系统压力以扩大速比变化率的可控范围。从速比跟踪性能、经济性、动力性、恶劣工况适应性、与夹紧力相关的传动可靠性、与速比变化率相关的舒适性等方面,研究了主动耦合干预控制方法的控制性能。对踏板开度突变工况、超车加速工况、冰雪路面打滑工况和循环工况等工况进行仿真,结果表明:主动耦合干预控制法在保证可靠性、经济性和舒适性的前提下,改善了速比跟踪性能,提高了动力性,增强了在驱动轮打滑等恶劣工况下的适应性,其中目标速比阶跃工况下的速比跟踪误差减小11%～53%,从30km/h加速到60km/h的超车加速时间缩短约0.7s。

瞬态工况下无级变速车辆的功率补偿控制

针对无级变速车辆在急加速工况下出现的动力疲软问题,提出了瞬态工况下基于有效功率的通用补偿控制方法.以变速器输入功率作为控制目标,克服了现有控制方法依赖于车辆及路况信息的缺陷,通过分层次量化补偿功率,将控制方法划分为功率维持、零功率、增加后备功率和综合模式等4种控制模式,为灵活设定过渡曲线和优化瞬态工况性能提供量化依据.仿真和试验结果表明:该控制方法能够实现所要求的补偿效果,克服急加速过程中的动力疲软.

动态频率测量的滞后误差分析及改进方法

采用常规方法测量动态频率时会产生滞后误差,该误差与被测信号的频率变化率以及测量结果的更新间隔时间成正比。为了降低滞后误差,对3种常规的频率测量方法进行改进研究。改进测周法,提出了周期跟踪法,当测量信号周期的定时器计时值超过上一个信号周期时,将定时器计时值作为信号周期并实时更新测量结果,从而缩短测量结果的更新间隔时间以降低滞后误差;改进多周期同步法,提出了分步移动式多周期同步法,在信号边沿中断程序中记录信号周期,并根据最近的若干个信号周期记录来计算信号频率,将测量结果的更新周期由多个信号周期缩短为单个信号周期,滞后误差最多可降低约2/3;改进计数法,提出了分步移动式计数法,采用计数器对信号数进行连续计数,将用于统计信号数的计时时间的1/n设置为定时器中断周期,在定时器中断程序中读取并记录计数器数值,根据最新记录的n个计数器数值来计算信号频率,将测量结果的更新间隔时间缩短为计数法的1/n,滞后误差最多可降低约2/3。

轻型电动车低功耗控制器设计

针对轻型电动车控制器因功耗大而容易过热损坏的问题,分析了控制器的发热源。重点对三相桥电路、载流走线、电源电路等部分进行了分析。分析表明,采用同步续流技术使三相桥电路的功耗在各种工况下均有不同程度的降低;通过合理布局和优化布线使载流导线的功耗降低约50%;采用开关电源电路使电源电路的功耗降低95%以上。实际运行结果表明降低功耗取得明显效果。

小型扭矩回差式两挡自动变速器

为了提高微型耕耘机等小型农业机械的自动化水平和操作舒适性,提出了一种根据作业阻力自动换挡的两挡自动变速器结构。换挡机构由摩擦离合器、超越离合器、端面凸轮和弹簧组成,无需电控和液压机构。采用扭矩式单参数回差换挡规律,降挡扭矩通过弹簧预压力进行调节,换挡回差主要由端面凸轮角度决定。换挡过程中动力不中断,离合器的接合压力保持恒定并传递稳定的扭矩,通过滑摩来逐渐达到转速同步,有利于降低换挡冲击。原理样机验证了变速器的自动换挡功能和换挡稳定性。

基于虚拟仪器技术的内燃机综合实验台设计

提出了应用虚拟仪器技术设计教学、科研两用的内燃机综合实验台,根据实验台的特点进行了方案设计和软硬件设计,通过调试运行,结果表明:该系统运行稳定、可靠,能够满足内燃机课程的各项教学实验要求,使教学内容与当前生产科研实际相结合,并为科研提供了良好的实验研究条件.

内燃机测试系统中同步数据采集的替代方法

提出了一种非同步数据采集方法,可用于替代目前内燃机测试系统中广泛应用的同步数据采集方法。该方法的原理是通过将曲轴转角信号作为模拟量输入数据采集卡,使采集到的数据中包含曲轴转角信息,利用信息对采集到的数据进行处理以分离出各信号的同步采集数据。通过理论分析和试验验证表明:该方法用普通数据采集卡代替同步数据采集卡,降低测试系统成本;充分发挥数据采集卡的潜能,信号采集的曲轴转角间隔小,从而获得比同步数据采集方法更详细的数据信息;在数据处理上具有灵活性,可计算出任意曲轴转角处的信号值而不引入新的误差。

基于随机动态规划的混联式混合动力客车能量管理策略

针对实际行驶工况中不确定的行驶环境和不同的驾驶员风格等因素对新型混联式混合动力客车燃油经济性的影响,在统计若干城市循环工况数据的基础上建立驾驶员需求功率的马尔科夫模型,提出了一种基于随机动态规划算法的能量管理策略,获得了发动机和电池之间的功率分配控制规则。对新型混联式混合动力客车模型的仿真和硬件在环实验结果表明,所提出的策略能使电池荷电状态在预定的区域内保持平衡,使发动机运行工作点处于高效区域内,且整车100km油耗比原型客车和采用规则控制策略时分别降低了30.17%和11.29%。

高强度制动轮边湿式制动器总成多场耦合下热可靠性分析

针对高强度制动下轮边湿式制动器总成内部热积聚引起车辆可靠性、制动性和经济性的下降,建立该总成及其制动器有限元模型,分析温度场与应力场耦合下紧急制动与持续制动工况的湿式制动器热可靠性。基于键合图理论建立总成热源系统模型后,考虑空气和润滑油对流换热,分析热场与流场耦合下长时间高频制动工况整个总成的热可靠性。结果表明:高强度制动工况湿式制动器总成在应力场、温度场和流场的作用下其热可靠性显著下降,数值模拟与试验结果验证了分析方法正确性和结果有效性。

回流式无级变速传动系统效率优化匹配策略

针对回流式无级变速传动系统效率变化幅度大,传统无级变速系统匹配控制策略无法确保整个系统处于理想状态,提出了基于系统效率优化的匹配控制策略。建立了发动机、变速器效率数值模型和整车优化模型,利用Matlab/Simulink仿真平台,对优化模型进行求解,得到了发动机目标节气门开度控制表和变速器目标速比控制表,对设计样车的燃油经济性进行了欧洲市区与城郊行驶循环(ECE+EUDC)工况仿真验算,结果表明:基于系统效率优化的匹配控制策略可提高整车燃油经济性1.5%左右。

混联式混合动力客车发动机优化控制策略

以提高发动机工作效率为目标,根据一款新型混联式混合动力客车的结构特点,划分发动机的工作区域,采用一种功率均衡的控制策略,以电池功率为控制变量对发动机的工作点进行优化,并且引入了电池荷电状态PI控制函数。基于Matlab/simulink平台建立前向整车仿真模型,通过仿真结果表明:其燃油经济性与基于等效燃油最小控制策略相比提高6.74%,同时电池SOC能够控制在预定的范围内运行。

回流式无级变速器动力连续转换的控制策略仿真研究

为避免回流式无级变速器在无级与回流工况转换过程中动力中断,以减小对整车冲击度的影响,提出了回流式无级变速器动力连续转换的控制策略。针对转换过程中变速器效率和金属带功率流方向变化对输出转矩的影响,建立了转换过程中离合器接合、分离的动力学模型,确定了离合器扭矩变化率的限定范围。利用MATLAB/Simulink仿真平台,对回流-无级和无级-回流转换过程进行了仿真研究,结果表明:采用回流式无级变速器动力连续转换的控制策略,冲击度控制在5m/s3以内。

基于深度学习的烟叶烘烤实时识别研究

烟叶烘烤阶段智能识别是实现烟叶智能烘烤至关重要的一步,通过烟叶实时状态科学确定烘烤阶段是实现烟叶精准烘烤的必然要求。目前密集烤房烘烤主要通过烘烤师主观设定烘烤曲线的方式来确定烘烤工艺,难以保证烘烤工艺的实时精准匹配,为提高烟叶烘烤质量,减轻烘烤劳动负担,该文通过烟叶智能烘烤仪采集大量现场图片数据,并通过双边滤波方式进行去噪,创建烘烤阶段数据集。提出一种采用高效ECA注意力模块的Mobile Netv3-ECA模型对图像数据进行识别。对训练参数进行优化调整后,在Mobile Netv3-ECA网络上准确率达到91.38%,优化后的模型提高烟叶烘烤阶段控制的精准性,可以根据烟叶实际状态推算合适的烘烤工艺,并提高烟叶烘烤工艺的精准度,对提高烟农收入、促进区域经济发展具有实际意义。