无人驾驶车辆路径跟踪混合控制策略研究

针对单一控制算法无法同时满足无人驾驶车辆对路径跟踪精度和控制器求解速度需求的问题,提出一种基于线性二次型调节器(LQR)和模型预测控制(MPC)的混合控制策略。该策略在低速工况下使用线性二次型调节器、在高速工况下使用模型预测控制算法进行路径跟踪控制,在此基础上设计基于有限状态机(FSM)的控制算法切换机制,并通过遗传算法(GA)对控制参数进行优化,基于CarSim和MATLAB/Simulink仿真平台对混合控制策略进行仿真验证,并进一步完成了实车试验。试验结果表明,所设计的混合控制策略能够在提高跟踪精度的基础上缩短计算时间,与单一控制算法相比,平均横向误差和平均航向误差分别减小了26.3%和39.6%,平均计算时间缩短了10.9%。

基于行驶特征区间划分的重型载货汽车实际道路能耗评价方法

提出一种基于行驶特征区间划分的能耗评价方法。通过对中国货车行驶工况的工况点分布特征进行分析,确定了速度和加速度区间的数量与边界的划分方案。考虑道路坡度的影响,进行实际道路试验数据筛选,并用于计算不同行驶特征区间内的燃油消耗量平均值。结合中国货车行驶工况在不同行驶特征区间内的累计行驶里程,计算能耗评价结果。为了验证该方法的有效性,开展了3次底盘测功机试验和2次实际道路行驶试验,结果表明,所提出的能耗评价方法能提高重型载货汽车实际道路能耗评价结果的复现性。

行人腿型冲击器肌肉材料参数反求

aPLI先进行人腿型冲击器在碰撞测试中的生物仿真度,在很大程度上取决于其几何结构及其模拟腿部肌肉的合成橡胶的超弹性力学特性。根据橡胶准静态单轴压缩试验数据,分别对用于表述橡胶超弹性的Ogden和Mooney-Rivlin本构模型进行材料参数拟合,得到相应的材料参数并将拟合曲线与试验曲线进行比较,对比不同本构模型的拟合精度。结果表明,2阶Ogden材料模型更符合试验结果。为提高有限元模型中肌肉橡胶材料参数的准确性,重构压缩试验有限元模型,以拟合得到的2阶Ogden本构模型材料参数为初始值,通过将有限元与优化策略相结合,基于自适应响应面法对2阶Ogden模型中μ1、α1、μ2、α2这4个材料参数进行优化,获得该材料在准静态压缩状态下的一组最佳材料参数。

偏置碰撞中落地式油门踏板对驾驶员小腿损伤特征及保护

研究了Euro NCAP正面偏置碰撞工况中落地式油门踏板对驾驶员大腿及小腿产生的伤害机理,并制定了相应的腿部保护策略。对同一个平台上分别搭载悬挂式油门踏板和落地式油门踏板的2款车型,在整车碰撞过程中的脚部运动响应、伤害曲线特征进行分析研究;通过试验及有限元仿真分析,制定了相应的腿部保护策略;进行了整车试验验证。结果表明:悬挂式油门踏板对小腿的伤害产生在小腿下部,伤害形式为脚掌外翻产生的X向弯矩;落地式油门踏板脚掌外翻幅度较小,产生的伤害在小腿上部和大腿部位,伤害形式为由小腿胫骨撞击仪表板产生的胫骨弯曲导致的小腿上部Y向弯矩和膝盖滑动位移。与优化前相比,落地式油门踏板优化后的保护策略,使膝盖滑动位移(D_(S))降低72.2%,小腿右上胫骨指数(TI)降低48.6%;相对于同平台装载悬挂式油门踏板车型的情况,D_(S)降低11.5%,TI降低25%。

两轮电动车骑车人头部损伤的生物力学分析

两轮电动车(powered two-wheeler,PTW)骑车人头部损伤是我国道路交通事故中一种常见的伤害类型,完善骑车人头部损伤评价标准对制定两轮电动车骑车人安全法规以降低碰撞损伤风险具有重要意义。本文采用头部具有详细解剖学结构的人体数值模型进行骑车人-车辆碰撞仿真,对头部进行生物力学分析和损伤评估,并与行人-车辆碰撞中行人头部损伤进行对比分析。研究发现行人和骑车人在车辆碰撞事故中运动学响应较为相似,但头部生物力学响应存在差异,骑车人头部损伤风险高于行人。同时发现骑车人握力因素影响头部的运动学响应,应考虑其在两轮电动车骑车人头部损伤评估中的影响。

基于代理遗传优化的智能驾驶系统加速测试方法

提出了一种基于代理遗传优化的智能驾驶系统加速测试方法。首先,通过场景要素层次分析权值与优解区域特征改进参数采样模块中的拉丁超立方采样区间,实现了采样效率与优化效果的协同提升;其次,利用参数采样结果和重复度筛选机制增加遗传寻优模块的种群多样性,克服了传统遗传算法的局部收敛难题;然后,利用基于循环更新机制的代理筛选模块对场景测试结果进行预测,平衡了加速算法与代理模型应用之间的效率与精度矛盾;最后,搭建仿真平台在高维时序分解的前车变速场景下对待测智能驾驶系统进行加速测试与验证。结果表明,本文提出的方法可有效搜寻大量关键场景并提升测试效率。

车人碰撞中人地接触损伤仿真及防护方法鲁棒性分析

人车事故中行人主要与车辆和地面接触而遭受损伤。此前已有大量研究在车辆接触阶段对多体行人模型进行了验证,但对地面接触阶段的验证较少。本文中评估了用于预测车辆撞击后行人运动和地面接触的4个PC-Crash行人模型。通过车辆和地面接触的HIC伤害与最近研究中的6个尸体实验数据对比显示,其中PC2014行人模型能很好地预测行人头部损伤,车辆和地面接触HIC的平均误差分别为6.07%和5.85%,数据说明PC2014行人模型可以用于再现人车碰撞事故以及开发未来地面接触伤害防护对策。控制制动防护方法鲁棒性研究显示,在3种行人姿态(奔跑、步行和应急)扰动下,HIC平均降低比例分别为63.2%、57.9%和67.8%,说明控制制动防护方法具有很好的抗行人姿态干扰能力。进一步分析不同姿态下的行人损伤发现,3种步态序列之间均有显著性差异,在应急步态下控制制动防护方法有着更好的抗行人姿态干扰能力;而在奔跑步态序列下,往往可以通过控制制动防护方法产生最低的头地碰撞损伤,表明在使用控制制动防护方法对行人进行保护时须考虑到不同姿态产生的影响,以进一步提高控制制动防护方法的地面伤防护效果。

车辆道路行驶阻力国六测试方法分析比对

依据现行国家标准GB 18352.6—2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》的规定要求,通过三种方法(固定式风速仪滑行法、车载风速仪滑行法、基于车辆参数计算默认道路载荷法)获取测试样车的车辆道路行驶阻力,模拟出滑行阻力系数,用于后续对轻型混合动力电动汽车能量消耗量进行测试,进而分析优化汽车燃油消耗量和汽车续驶里程。测试结果表明,采用车载风速仪滑行法和固定式风速仪滑行法对样车进行摸底试验,获得的车辆道路行驶阻力能有效模拟出道路阻力系数,优化OVC-HEV测试数据。

基于双目立体视觉的乘员运动姿态测量方法研究

提出了基于双目立体视觉的汽车乘员运动姿态测量方法。首先使用自主搭建的双目立体视觉系统,按照张正友标定法标定相机并对图像进行立体校正;然后提出基于邻域的SGBM单参数优化算法,并依此建立乘员关键特征点与三维空间坐标间的映射关系,实现了对乘员运动姿态的非接触动态测量。实验结果表明,该方法可以有效地测量乘员运动姿态,且测量精度较高,对汽车乘员非标准坐姿下的保护策略制定具有重要的参考价值。

基于改进预瞄控制模型的车道保持系统设计

为解决扭矩控制的车道保持(LKA)系统鲁棒性不高、受车辆制造一致性以及路面激烈干扰影响大的问题,采用神经网络技术、Autofix算法及预瞄反馈控制理论,利用预期轨迹决策和跟随PID控制算法设计了一套基于角度控制的车道保持系统。基于Carsim/Veristand/MATLAB搭建了硬件在环仿真试验平台,通过虚拟仿真验证了该车道保持系统设计的有效性与准确性。基于GB/T 39323—2020、CN-CAP—2021、Euro-NCAP—2022并结合实车调试及用户关注场景对车道保持系统的测试要求,通过仿真及实际场景对比验证得出以下结论:相对于扭矩控制的LKA系统,在相同使用场景下,使用角度控制的车道保持系统具有较好的车道保持能力、稳定性、适应性和鲁棒性。

基于NSGA-Ⅱ算法的分布式驱动电动汽车制动转矩分配控制策略研究

针对分布式驱动电动汽车制动安全性和制动能量回收兼顾的问题,研究了基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法的车辆制动转矩分配控制策略。建立基于模糊控制的优化集筛选模块,根据车速以及需求制动转矩从Pareto前沿优化集中确定最优转矩分配系数。以某款乘用车为研究对象,基于MATLAB/Simulink和VPAT搭建制动转矩分配控制策略模型进行仿真,并搭建硬件在环仿真平台,对算法的实时性和有效性进行了验证。结果表明:WLTC工况下,基于NSGA-Ⅱ的制动转矩分配的控制策略制动转矩分配系数更加接近理想Ⅰ曲线对应的分配系数,电机制动高效区工作点提高了9.51百分点,再生制动能量回收率提升4.71百分点。

基于国际认证标准的新能源汽车检测人才培养模式

新能源汽车技术检测人才的短缺已经成为制约新能源汽车产业发展的重要因素。国内针对新能源汽车技术检测人才的培养还没有形成成熟的模式,学习借鉴德国提出并实施的新能源汽车高压系统从业人员资质认证标准,已经成为国内不少高职院校新能源汽车人才培养的一种主流模式。本项目以德国国际汽车资质认证标准为参照,结合本校新能源汽车人才培养的现状条件,分别从人才培养、课程体系、教学模式以及教学方式等维度阐述了本校新能源汽车人才培养的一些探索和做法,能够为其他院校汽车专业的人才培养提供借鉴和思考。

基于模型预测的智能汽车辅助驾驶控制研究

辅助驾驶控制是智能汽车的重要功能,可有效协助驾驶员完成驾驶操作,减少驾驶疲劳并提升驾驶安全。智能车辆的辅助驾驶控制需要在不干扰驾驶员的情况下,提供合适的车辆运动控制量并防止可能发生的碰撞。文章提出了一种基于模型预测控制的智能汽车辅助驾驶控制方法。该控制方法在驾驶员正常操作时符合驾驶员的操作特性,在可能发生碰撞时纠正驾驶员的转向操作,能够保证安全性且不干扰驾驶员。为了避免与周围车辆的碰撞,基于周围车辆位置建立约束条件,并引入模型预测辅助驾驶控制设计。通过仿真研究验证了所提出的辅助驾驶控制方法,结果表明,所提出的预测控制方法可以帮助驾驶员避免与附近车辆可能发生的碰撞,从而保证智能汽车的行驶安全。

某汽车传动系扭振测试、诊断与数据处理分析

针对某轻型卡车由传动系扭振导致加速过程中驾驶室内出现异常振动与轰鸣噪声现象进行研究。首先,为弄清车内振动噪声产生机理,对整车的扭振和车内振动噪声进行了实车道路试验;其次,对整车试验异常数据进行后处理,通过低通滤波和设置电压波动缓冲区的方法对其进行去噪和再生成,消除了加速工况下转速曲线失速和异常峰值的现象。通过分析转速、振动和噪声数据得出:样车加速过程中发动机2阶激励频率达到整车传动系的固有频率时,引起了传动系扭转共振,连同传动轴的不平衡转动自振,通过悬置、中间支撑和后桥板簧传入到车内,引起驾驶室异常振动和轰鸣噪声。试验分析的结果表明,该文对传动系扭振的测试、诊断和异常数据的处理方法是正确的,可以为汽车传动系扭振测试研究提供参考。

基于实际出行场景的整车驾控性能测试与评价

为了直观地评价中国消费者实际出行场景的整车驾控性能,提出一种驾控性能测试与评价方法。根据中国路况,结合工程经验与国家标准,选择驾控性能测试工况与测试工况中的评价指标及其权重,选取3款车型在测试工况下进行道路试验,通过数据分析得出指标限值。结果表明,3款车型的驾控性能得分与车辆级别、能源类型相关,且与驾驶员主观驾驶感受一致,说明此驾控性能测试与评价方法具有可行性与准确性,可以为开发或验证阶段的工程样车进行整车驾控性能的策略标定及验证测评。

基于BP神经网络的儿童乘员头部损伤预测模型及评估参数研究

智能座舱与虚拟测评规程的推广,给乘员损伤评价带来新挑战,损伤机理与损伤风险评估参数更加多样化。本文基于图斯特6岁儿童乘员损伤仿生模型与BP神经网络算法构建正面100%重叠刚性壁障工况中乘员坐姿角度与头部损伤指标相关性预测模型,探究不同坐姿下头部损伤风险以及不同评价指标之间的相关性与差异性。结果表明,构建的相关性损伤预测模型具有良好的可信度(R2>0.90),可以用于损伤预测与分析。现有头部损伤评价指标在小角度坐姿范围内(95°~108°)对头损伤评估及预测具有良好的一致性,但是对于大角度坐姿乘员,不同损伤评价指标对头部损伤风险的评估存在显著差异。因此,目前实施的头部损伤评价参数具有局限性,未来虚拟测评中应综合运动学和生物力学参数对头部损伤风险进行更加全面的评估。该研究结果可以为儿童约束系统的改善、虚拟测评以及大角度坐姿乘员头部损伤评价参数的选取提供数据与理论支撑。

基于共振原理的节油器设计及应用

该文设计了一款基于共振原理的节油器,该产品为物流企业、运输车队、个体车主量身定制,是一款高效节油的外挂型节能设备。针对如何提高发动机的热效率和减少燃料损失,该文基于波能和共振原理提出了一种脉冲技术和自矢量复位技术,旨在提高燃烧效率。经主流品牌车辆测试,其节油效率结果显示,在1500~3500 km的测试区间,各品牌车辆的燃油效率均得到有效提升(6.15%~11.16%),最高可达11.16%,每100 km的节油量最高为3.29 L。与此同时,基于设计原理的理论分析可知,在一定的适应周期后,节油效率会逐步提高,最终达到稳定最佳值。

引导式整车OBD自动核查系统的研究与应用

随着国六排放法规趋严,重型柴油发动机排放控制的车载诊断系统(Onboard Diagnostics,OBD)标定和策略也随之越来越复杂,为了确保汽车的安全、高效运行,对车辆进行OBD功能核查至关重要。现有整车OBD核查工作存在数据采集和处理不便的问题,同时主要依赖于专业工程师的经验和熟练程度,测试效率低,无法满足车型快速升级的需求。针对以上问题,提出了建立引导式整车OBD自动核查系统,基于Auto-Box控制盒,以OBD-II为基础,整合了多种技术手段,借助软件界面良好的人机交互性,实现引导式自动控制,实现了对车辆排放及性能状况的快速、准确检测和判断,从而提供了一套标准一致、流程规范的自动核查确认系统,辅助工程师进行核查确认,并最终达到替代专业工程师的目的。通过系统测试,证明了该系统具有较高的检测准确性和高效性,并且可以方便地应用于各种车型和环境,为汽车行业提供了一种安全、高效、低成本的整车OBD自动核查系统。

水轮型翅片组耦合均温板的多目标及拓扑优化

为解决传统通道型液冷板功耗高、散热效率低等问题,提出了用于电动车的一种异形化的水轮形扰流翅片组耦合均温板电池热管理系统。水轮组的组合方式、布置位置和数量等因素确定基础模型后,使用多目标优化方法,分析了翅片长度、翅片倾角、中心距离出口边距离和两出口间距离。为了进一步提升液冷板均温性,在液冷板外侧添加均温板,以温度为目标函数对其进行拓扑优化。结果表明:与初始模型相比平均温度和标准差分别降低了1.83℃和0.45,综合评价指标—热性能因子(TPF)提升77.8%。翅片长度、倾角、出口位置及其附件扰流对液冷板各项性能有着显著影响。在流体通道所占体积分数为0.8时,液冷板的平均温度进一步下降2.6℃,温度标准差下降0.206,TPF相较添加前继续提升18.9%。

基于HJ/T400—2007的车内空气质量测试影响因素分析

探究了车内空气质量测试方法标准HJ/T 400-2007《车内挥发性有机物及醛酮类物质测样测定方法》中不同准备阶段时间和封闭阶段时间对车内空气质量测试结果的影响。试验结果表明:准备时间从6 h增加到32 h,车内空气质量中各VOC物质浓度总体呈现降低趋势,甲醛、苯、乙苯和苯乙烯的初始浓度低,随准备时间的延长迅速达到平衡状态,封闭时间从16 h延长到32 h,苯乙烯、乙苯及苯的浓度变化不大,甲苯、二甲苯、甲醛、乙醛及TVOC的浓度逐渐增加。