基于GA-LSTM自适应卡尔曼滤波的路面不平度识别

准确、快速地识别出车辆当前行驶的路面激励信息,是实现智能底盘控制进而保证车辆平顺性的关键。针对传统路面不平度识别算法准确率低、自适应性差等问题,提出了基于遗传算法(genetic algorithm,GA)优化长短期记忆神经网络(long short-term memory networks,LSTM)自适应卡尔曼滤波的路面不平度识别算法。基于2自由度车辆悬架模型,通过灰色关联法选择LSTM神经网络的特征输入变量,并采用GA优化LSTM神经网络的模型参数以准确识别路面等级,并据此实时更新卡尔曼滤波器算法中的噪声矩阵,实现了在复杂路况下对路面不平度的自适应识别。仿真和试验研究表明,所提出的基于GA-LSTM自适应卡尔曼滤波算法能够快速准确的识别路面不平度与路面等级,与传统卡尔曼滤波算法相比,相关系数、均方根误差和最大绝对误差分别提高3.11%、37.5%和51.2%,表明所提算法对复杂工况具有很好的自适应能力。

基于ReliefF-RBF的路面不平度识别算法研究

路面不平度对道路车辆行驶安全性及车辆动力学响应具有重要影响。通过将路面不平度识别与先进悬架控制结合,有望能进一步提升乘员舒适性和车辆的操纵稳定性。现有基于数据驱动的路面分类方法难以高效处理时变参数与车速,现有基于模型的路面识别算法需要已知精确车辆模型,在实际应用中面临车辆物理参数难以获得的问题。提出一种融合模型和数据驱动的路面分类算法,采用基于模型的方法反算等效路面轮廓,结合数据预处理方法,对车辆响应和反算等效路面轮廓数据进行滤波;对等效路面轮廓和响应信息进行时域频域特征计算,采用ReliefF算法进行关键特征提取,构建基于径向基函数神经网络的路面分类器,进行路面分级识别;通过仿真试验和实车试验验证了不同车辆参数和车速下所提出的算法鲁棒性。

路面不平度对低路堤动应力的影响研究

基于正弦函数变化的路面不平度和两自由度的四分之一车辆模型,推导出车辆随机动荷载计算公式,研究路面不平度对车辆荷载作用下低路堤动力响应的影响规律。建立车-路耦合三维动力有限元模型,计算分析6种工况下不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤的动应力,得出低路堤动应力均随路面不平度值的增加而增大,且与车辆附加动荷载系数m近似为线性关系;提出不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤动应力计算模型,并对比有限元模型得到的低路堤动应力与应力计算模型得到的低路堤动应力。

路面不平度的分形特征

利用激光式不平度测试仪测定了混凝土路面、砖路面、土路面的不平度,采用均方根法计算了3种路面的分形维数,分别为1.845,1.689和1.561.结果表明:分形维数越大,则轮廓曲线越复杂,充满空间的能力也越强,细节越丰富;而分形维数越小,则细节越少.提出了路面不平度指数的概念,路面不平度指数具有描述路面不平度的唯一性,是路面分级的主要指标之一.3种路面的路面不平度指数相差很大,分别是:混凝土路面为1.237,砖路面为3.435,而土路面达14.610.

农田地面不平度测试装置的设计与试验

目前,农田地面不平度的测取并没有成熟的装置和方法,已有的不平度测试存在诸如测试效率不高、田间杂草或作物根茬对测试结果产生影响及测得的地面不平度数据难以与由其引起的农业机械振动数据实时对应等问题。为此,本研究设计开发了一种农田地面不平度测试装置,主要由测试机构和数据采集系统两部分组成,目的是实现农田地面不平度的随车动态测试,并有效解决测试中存在的上述问题。不平度测试装置的有效性由两个尺寸已知的梯形凸台在高粱茬地中进行试验验证,验证结果由凸台轮廓的实际高程与测试高程的均方根误差来衡量。同时,对高粱茬地、马铃薯收获地和田间草地这3种地面的不平度进行了测试,通过分析其时域和频域特征参数来揭示各农田地面的不平度特征。试验验证结果表明:左右凸台的均方根误差RMSE分别为3.4mm和4.5mm,多次试验的最大值都不超过6mm,相对于其自身轮廓的均方根值78.6mm和74.5mm都较小,表明所设计的不平度测试装置适合农田地面的不平度测试。农田不平度测试结果表明,3种农田地面不平度的频率指数W、不平度系数C和均方根值RMS值分别是1.37~1.95,3156~5646(10^(-8)m^(3-W))和20.7~34.2(10^(-3)m);同一类型农田地面在不同试验段的不平度功率谱密度W值、C值和时域RMS值的变化范围都较大;同一测试段左、右轮迹上的不平度参数W、C和RMS值的差别在多数情况下也都相对明显;农田地面不平度的频率指数W值均小于2,其平均值为1.75,说明相比ISO 8608所规定的W=2的路面特征,农田地面不平度功率谱密度的低频能量相对较少,高频能量相对增加。

曲率半径和桥面不平度对大跨弯连续刚构桥冲击系数的影响

为了研究曲率半径和桥面不平度对大跨弯连续刚构桥冲击系数的影响,基于车桥耦合基本理论,以三轴平面车辆模型为例,采用单一参数法分析了4种曲率半径桥梁模型和3种等级桥面不平度参数下大跨弯连续刚构桥冲击系数的变化规律。结果表明:桥梁扭矩冲击系数随曲率半径的减小而逐步增大,尤其在曲率半径R≤750 m时变化较为显著,而挠度和弯矩冲击系数则变化不大;随着桥面状况的恶化,桥梁整体冲击系数有较大增幅,均超过了现有规范冲击系数的计算值,建议在后续研究成果中应考虑曲率半径和桥面不平度的影响。研究成果可为大跨桥梁动力安全评估提供技术支持。

耕作土壤地表不平度的分形特性

利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地、圆盘耙耙地和驱动耙耙地地表的不平度,测定沿着3个方向进行,即平行、倾斜和垂直方向。通过对各种分形计算方法进行比较,对每一种地表不平度的RMS高度和分形维数进行了分析。结果表明:RMS高度和各种地表的相关性不如分形维数明显,而且两者间存在一定的关系。最后提出利用地表不平度指数可以较好地表征随机地面的特性,地表不平度指数越大,地表不平度越大。

耕作土壤表面不平度分析

利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地地面、圆盘耙耙地地面和驱动耙耙地地面的不平度 ,测定地面不平度沿着 3个方向进行 ,即平行、倾斜和垂直于耕作方向。对每一种地面不平度的 RMS高度、自相关长度和自相关函数进行了分析 ,结果表明 :对于短的地块 ,可用单一尺度来表征地表不平度的特征 ,地表不平度特征属于指数相关函数 ,RMS高度和自相关长度具有明显的相关性 ;对于长的地块 ,平整的农业地表不平度具有分形性或多尺度性 。

基于田间地面不平度测试装置的激光传感器标定

为提高农田地面不平度的测试效率,解决测试中田间杂草或作物根茬对不平度测试结果产生的影响及地面不平度数据难以与由其引起的农业机械动态响应数据实时对应等问题,设计开发了一种田间地面不平度测试装置。该装置通过激光传感器来测取地面的不平度数据,因而激光传感器的测试精确性直接影响不平度测试的准确性。为此,结合已开发的田间地面不平度测试装置的结构特点,提出了采用分段拟合标定传感器的方法。经检验,该方法提高了激光传感器在相应测试范围的准确性。田间试验表明,标定的激光传感器能够满足田间地面不平度的测试需求。

方大钢铁3500 mm中厚板不平度攻关实践

分析方大九钢低合金中厚板不平度超标原因,总结了工作辊原始辊形、轧辊磨损和辊系热凸度对不同宽度钢板的板形影响规律。通过建立板形控制参数对应表,动态分配精轧阶段轧制力,控制中间坯两侧厚度差,解决ACC层流冷却及轧机除鳞异常,提高了钢板平直度。

路面不平度统计特性的改进

基于路面不平度统计特性两种形式均方根值相等原理,提出标准形式给定的空间频率范围,采用1/4汽车两自由度系统建立了振动响应量的统计特性描述,验证了确定的空间下截止频率的有效性。结果表明,确定的空间下截止频率具有理论的正确性和应用的有效性。

基于Matlab/Simulink的随机路面建模与不平度仿真

在分析路面空间频率功率谱密度、时间频率功率谱密度与方差之间关系的基础上,建立了路面随机信号生成模型,在不同车速情况下进行了仿真,生成了B和C级随机路面时间激励信号。利用功率谱密度和方差分析,对所建立模型的仿真结果与路面分级标准进行比较,证明所建模型产生的随机信号功率谱和方差值与国家规定的路面等级标准一致,结果准确,可以为车辆控制研究提供可靠的激励信号。

路面不平度研究综述

回顾了近年来汽车理论研究和道路谱分析领域中路面不平度的理论研究和发展现状。根据研究方向不同,分别从理论研究、试验分析和工程应用三个方面进行讨论。理论研究主要从路面不平度的定义出发,分析了其数学模型的研究进展;试验分析包括路面不平度测试测量技术的发展和不同类型试验分析与仿真计算的研究状况;路面不平度的工程应用主要针对其在汽车和道路各个方面的应用进行了讨论。综合论述了路面不平度的原理、特点及其在工程中的应用,最后还特别针对利用中国典型道路的路面不平度数据进行汽车设计与开发进行了阐述,并对路面不平度的研究前景进行了探讨和展望。

基于有理函数的路面不平度时域模型研究

研究了基于有理函数的路面不平度时域模型.采用Matlab/Simulink软件建立了基于有理函数的路面不平度时域模型,并进行了仿真.求取了仿真输出的路面不平度时域数据的功率谱和均方根值.对比国际标准化组织提出的路面分级标准,确定了正确的模型参数,验证了基于有理函数的路面不平度时域模型.并导出仅需路面不平度系数表达的路面不平度时域模型.此模型可方便、准确地对路面分级标准规定的路面进行仿真.

路面不平度随机激励时域模型的仿真比较与评价

为深入研究常用路面不平度随机模型的特性,基于M atlab仿真环境,对白噪声法、谐波叠加法、FFT法、AR/ARMA法4种模型在指定环境下的效率与结果进行了仿真分析和比较。在将4种模型拓展到多点时域模型后,对多点单轮辙模型的时延相关性、可用性和严密性以及多点双轮辙模型的轮辙相关性、合理性和波动性进行了仿真分析和比较。结合模型适用范围与扩展应用等方面的比较,给出了4种模型应用特性的综合评价结果。完善了多点时域模型的建模方法和体系,得到的评价结果,为车辆优化和设计、路面不平度和谱分析、道路数据库建立以及人车路大系统分析等方向的科研工作者选择模型提供了理论依据。

路面不平度的数学模型及计算机模拟研究

提出了一种一维路面不平度数学模型 ,即 ARMA模型 ,统一地描述了复杂而且不规则的路面起伏形状 ;运用该模型进行了计算机数值模拟 ,对国标 GB70 31— 86《车辆振动输入路面平度表示方法》中规定的路面不平度模拟结果表明 ,该模型的模拟精度好 ,运算效率高。

公路路面不平度的数值模拟方法研究

研究了一种公路路面不平度的数值模拟新方法 ,该方法直接对给定的公路路面不平度功率谱密度进行研究 ,经过一系列处理获得路面的不平度值 .充分考虑了所关心的汽车固有振动频率和行驶速度影响后 ,利用该方法对C级公路路面进行数值模拟 ,模拟结果表明

基于逆变换的路面不平度仿真研究

针对使用现有方法仿真公路路面不平度时其结果存在误差的问题,研究了基于逆变换的路面不平度仿真的新方法。该方法直接研究给定的路面不平度功率谱密度,然后根据功率谱密度和离散FOURIER变换的性质以及信号采样定理,对数据进行截断、补充和一系列变换后获得路面的不平度。在考虑了汽车固有振动频率及行驶速度后,利用该方法对A、E两个等级的公路路面进行数值仿真。仿真结果显示:利用该方法所得路面不平度的功率谱密度与给定的功率谱密度准确一致,并且该方法简洁、便于使用。

白噪声路面不平度时域模型的建立与仿真

根据GB/T7031—2005对不同路面不平度系数下随机路面高程均方根值的要求,确定了白噪声输入拟合表达式.对速度相关参数e进行重新计算,针对e值的波动拟合出速度增益函数并建立完善的路面不平度时域模型.利用Matlab/Simulink对所建模型进行仿真并与标准路面等级的谱密度曲线进行对比,验证其正确性.结果表明：e值大小与速度相关与路面不平度系数无显著关系,速度较低时,e值有轻微波动;速度较高时,e值趋近于0.218;模型完善后,仿真生成的路面随机高程均方根值与路面分级标准间的误差为0.157%～1.730%,此路面不平度时域模型与传统白噪声时域模型相比,具有更高的准确度.

随机信号在路面不平度仿真中的应用

重点研究了随机信号在路面不平度仿真中的应用,分别使用AR法和伪白噪声法在空间域下对C级路面进行仿真。仿真使用Matlab语言,仿真步长为0.1m,路面长度为10km。结果表明:两种仿真方法的计算量与所仿真的路面长度成正比,AR法计算量小,而伪白噪声法算法稳定性好,提高仿真精度的措施灵活。