基于路面附着系数估计的车辆轨迹跟踪控制

针对车辆在高速转向和不同路面附着系数下的轨迹跟踪控制问题，基于模型预测控制理论提出了一种考虑路面附着系数的变侧偏角约束MPC控制策略。根据魔术公式轮胎模型分析轮胎的侧偏特性以及不同附着系数对轮胎侧偏角-侧向力线性区的影响，建立轮胎侧偏角约束与不同路面附着系数的函数关系；采用遗传算法（GA）优化BP神经网络模型设计路面附着系数估计器，将估计结果作为与轮胎侧偏角约束相关的变量传递到MPC控制器中；最后在MPC控制器中建立系统控制量约束、控制增量约束，以及考虑路面附着系数的变侧偏角约束，将不同路面附着系数工况下的轨迹跟踪问题转化为多约束条件下最优值求解问题，实现轨迹跟踪和车辆稳定性控制。仿真和试验结果表明，考虑路面附着系数变化的MPC控制方法相对传统MPC控制方法在各种工况下具有更高的轨迹跟踪精度和更好的车辆稳定性，GA-BP神经网络路面系数估计方法具有很高的估计精度。     

路面附着系数的自适应衰减卡尔曼滤波估计

为了获得实时、准确的路面附着系数，进一步提高观测路面附着系数算法的精度和收敛速度，结合非线性车辆动力学模型和轮胎力修正模型，搭建分布式驱动电动汽车联合仿真平台，提出一种基于自适应衰减无迹卡尔曼滤波的路面附着系数观测算法。该算法设计与各轮对应的路面附着系数观测器，应用协方差匹配判据对观测器发散趋势进行判别，设计自适应加权系数修正预测协方差，以增强新近观测数据的利用率；同时采用次优Sage-Husa噪声估计器对未知的系统过程噪声进行估计，抑制观测器的记忆存储长度，调整过程噪声和测量噪声的均值与协方差，提高观测器的跟踪能力。利用分布式驱动电动汽车分别进行高、低附着路面和对开路面直线制动试验，并将自适应衰减无迹卡尔曼滤波路面附着系数观测器的观测结果与无迹卡尔曼滤波观测值、参考路面附着系数进行比较和分析。结果表明：高附着路面条件下，所设计的算法估计误差可控制在0.64%以内；低附着路面条件下，所设计的算法估计误差可控制在1.03%以内；对开路面条件下估计误差可控制在1.26%以内；自适应衰减无迹卡尔曼滤波算法相比无迹卡尔曼滤波算法响应速率更快，具有更高的估计精度和较强的自适应能力，估计结果整体上维持稳定，能够适应各种不同路面的估计。     

气压ABS的模糊自寻优控制器设计与硬件在环验证

根据轮胎与路面间附着系数-滑移率关系曲线的单峰极值特性,将模糊自寻优控制算法应用到车辆气压ABS系统控制器的研究中,并通过硬件在环测试验证了该算法对车辆气压ABS系统的有效控制.与传统的逻辑门限值算法相比,该算法具有结构更简单,且能自适应路面变化的特点.     

轮胎／路面附着系数估算方法

为提高汽车主动安全系统自适应控制性能,需要对轮胎／路面附着系数进行精确的识别或估算。鉴于附着系数估计的复杂性,文章综述了目前路面附着系数估算中的汽车动力学建模和轮胎／路面摩擦模型建模,重点讨论了轮胎／路面附着系数识别算法中传感器的直接检测估计法,以及基于车辆动力学、回正力矩和状态观测器等动力学模型的估计算法,并对各估算方法存在的问题与发展趋势等进行了分析。对开发汽车主动安全电控系统和提高汽车产业核心竞争力具有重要意义。     

基于MPC的独立驱动电动汽车稳定性集成控制

针对独立驱动电动汽车在高附着系数路面高速急转时易发生侧翻事故,在低附着系数路面急转易发生侧滑失稳事故,且单一控制器在不同附着系数路面适应性较差等问题,根据独立驱动电动汽车特点设计了基于分层式结构的稳定性集成控制器。建立了整车动力学模型,并进行了车辆状态参数估计;设计了稳定性集成控制器的控制策略,对车辆的侧倾、横向稳定性状态判定条件和协调策略的制定进行了研究,分别设计了侧倾稳定性控制器和横向稳定性控制器;设置了路面附着系数0.9到0.2的对接路面仿真工况,并在此工况下对所设计的控制器的控制性能进行了仿真测试。结果表明,所设计的稳定性集成控制器相比于单一控制器具有更好的适应性,可有效降低车辆高速行驶过程中的横向载荷转移系数、质心侧偏角等状态量,提高车辆行驶的稳定性和安全性。     

基于轮胎回正力矩的路面附着系数估计方法

路面附着系数的识别对汽车稳定性控制起着至关重要的作用。轮胎回正力矩能够反映整车及轮胎的运动、受力状况以及路面环境信息,且利用回正力矩能比使用侧向力更早地估计轮-地接触状况。为此,本文设计一种基于轮胎回正力矩的路面附着系数估计方法。首先,基于二自由度车辆模型设计轮胎侧偏角反馈观测器,对轮胎侧偏角进行实时估计;其次,基于轮胎侧偏角和轮胎回正力矩信息设计路面附着系数估计器,构建路面附着系数评估函数;最后,搭建Carsim与Simulink联合仿真平台,仿真结果表明设计的估计算法能够有效地对路面附着系数进行估计。     

汽车双转鼓惯性试验台等效路面附着机理研究

本文中针对一种双转鼓惯性试验台,基于CAN/PCI总线建立机电一体化分布式测控系统,用于车辆安全性、动力性试验检测。基于所设计惯性试验台提出通过改变车轮与双转鼓间安置角等效不同路面峰值附着系数的算法,基于制动过程单轮动力学分析,建立单轮-试验台系统动力学模型,根据动力学模型获得可变安置角与路面峰值附着系数等效路面附着机理,基于Matlab/Simulink建立单轮-试验台系统仿真模型,验证了等效路面附着系数算法。通过所建单轮-试验台系统进行了试验,在小滑动区实时获取车轮所受纵向力及滑动率,基于Slip-slope理论实时估算等效峰值附着系数。结果表明,双转鼓惯性试验台等效路面附着机理正确,等效路面附着系数算法准确可行。     

基于四轮轮边驱动电动车的路面附着系数估算方法

路面附着系数是影响车辆行驶安全性的重要因素,利用轮边驱动电动汽车驱动力矩可以对路面利用附着系数进行观测。当观测到μ-λ曲线接近于峰值点时,将该时刻的轮胎利用附着系数作为路面峰值附着系数,并根据识别的路面峰值附着系数进行驱动防滑控制。该方法能够有效防止轮胎滑转,提高车辆行驶稳定性。     

基于智能轮胎系统的实时路面辨识技术

在复杂和极限工况下,路面附着系数是进行轮胎受力分析和车辆动力学控制的重要状态参数。相对于模型估计的方法,智能轮胎技术能够将轮胎与路面的交互信息反馈给车辆控制系统。本文提出了一种将智能轮胎系统和机器学习相结合的车辆路面附着系数获取方法。首先,考虑行驶工况环境进行传感器选型,开发基于MEMS三轴加速度传感器的智能轮胎硬件采集系统,并采用简化硬件结构的无线传输模式。其次,通过采集不同路面上的实车实验数据进行车辆实验收集机器学习训练的数据集,并分析轮地关系及信号特征。最后,将CNN与LSTM两者的优势相结合实现了对加速度时序信号的特征学习。通过与其它神经网络模型训练结果的比较,验证了所提CNN-LSTM双通道融合神经网络模型的有效性和准确性。本文提出的路面辨识方案实现了实时道路识别的目标,硬件与软件架构和神经网络模型更适合车辆系统搭载,为车辆运动控制提供了实时准确的路面信息。     

智能控制小车的设计

文章设计了一种基于单片机控制的简易循迹避障小车系统,重点阐述了小车系统的软、硬件设计与构成方法。小车以STC89C52为控制核心,用单片机控制电机驱动模块,控制小车行走,同时小车携带Wifi通讯设备,可以使用移动设备进行控制。利用光电传感器对障碍物进行检测,从而实现避障;利用红外传感器监测路面黑色轨迹,将检测信号反馈给单片机,实现循迹功能。单片机对釆集到的信号进行分析判断,及时控制小车驱动电机,达到避开障碍物,沿着黑线行走,实现小车自动循迹避障的目的。     

基于LabVIEW的附着系数数据采集系统设计

附着系数是对汽车制动性判据的重要参考数据之一,文中采用LabVIEW软件开发了一套基于虚拟仪器的路面附着系数测试系统。实验表明:该程序可准确的检测出车轮法向力和切向力,实现对附着系数实时变化的显示以及数据的采集和处理,通过界面曲线来显示数据和其变化等信息,能保存测试过程中的所有数据,并设置保存时间等附加功能。     

基于路面自动识别的ABS自适应神经模糊控制器仿真研究

有效、快速的道路状况自动识别对于提高ABS性能具有重要意义。通过仿真试验分析,提出了一种比传统方法更快更高效的路面识别方法,并设计了以滑移率为控制目标的ABS模糊神经网络控制器。结合车辆模型熏对单一附着系数路面和变附着系数路面进行了ABS制动模拟试验。结果表明熏基于路面自动识别ABS模糊控制系统能快速、准确判断出路面状况的变化熏自动调整、优化控制器控制参数熏使车辆获得最大地面制动力,与传统利用车身加速度进行路面识别的逻辑门限控制器相比,该控制器反应更灵敏,控制更精确。     

双轮式横向力摩擦系数自动测试系统

路面抗滑能力是道路安全性能的重要指标。路面抗滑测试技术的发展趋势,将在先进的检测硬件设备的支撑下,实现快速连续的检测,且测试设备的制造及测试费用低。据此,文章评述了双轮式横向力摩擦系数自动测试系统的组成结构和工作原理,对其测试数值与我国现行试验规程的SFC值进行相关性研究以及SFC值修正。双轮式横向力摩擦系数自动测试系统的总体使用效果良好,具有明显可观的社会和经济效益。     

汽车防滑控制的研究

本文介绍了车轮防滑控制系统，分别对车辆，轮胎，发动机，制动系，驱动系进行了建模，提出了简单实用的控制算法，采用实时闭环模拟系统对控制器进行了试验验证。根据路面工况进行发动机和制动控制。模拟了在低附着系数路面下起动的动态过程，并对比了试验结果。     

城市道路区域交通信号控制系统的设计与实现

设计的城市道路区域交通信号控制系统采用P89LPC952单片机作为各路口控制器,通过RS-485总线与上位机进行通信,I2C总线接收由车辆检测装置检测到的实时车流量信号.上位机根据实时车流量信号进行分析计算,得到优化的信号配时方案,传送给各路口控制器,控制各路口交通信号灯的变化,实现各路口通行、禁行时间的倒计时显示.各路口控制器可工作在单机控制和通信控制2种模式下,既可根据上位机指令进行路口控制,又可独立控制路口,实现区域内多路口的交通信号控制.     

车速鉴定中轮胎-路面附着系数估算方法研究

在交通事故鉴定中,车辆行驶速度是事故处理和诉讼的重要依据。其中,路面附着系数是事故车速鉴定的重要参数。本文在大量实验数据基础上,拟合出车辆制动过程的特性曲线,并简化出相应的车速估算模型。利用此模型对不同车型、路面类型、湿滑状况和不同车速情况下的路面附着系数e进行了估算研究。经估算实例验证,文中的估算方法对不同状况下的路面附着系数具有较好的估算能力。     

从整车试验看ABS控制技术的改进方向

对ABS基本功能和控制原理进行阐述,并基于国标GB/T13594-2003从试验方法、试验项目、试验结果分析等方面对ABS整车道路试验进行研究,最后提出了基于路面附着系数变化的ABS识别预测技术和修正控制算法。     

汽车防抱制动系统性能试验研究与分析

ABS系统与车辆的匹配是一个亟待解决的课题。为了优化针对ABS系统性能的试验方法,通过一系列不同道路附着系数、不同车辆行驶速度及车辆负荷的工况下,做了相关道路试验,以验证ABS系统的性能,并根据对车辆制动减速度和车轮转速的监测结果,验证试验方法的规范性,提出了增加车辆横摆角度和横摆角速度以评价车辆制动性能的建议。     

Friction coefficient measurement for autonomous winter road maintenance

Real-time measurement of tyre–road friction coefficient is extremely valuable for winter road maintenance operations, since knowledge of tyre–road friction coefficient can be used to optimise application of deicing chemicals to the roadway. In this paper, a wheel-based tyre–road friction coefficient measurement system is developed for snowploughs. Unlike a traditional Norse meter, this system is based on measurement of lateral tyre forces, has minimal moving parts and does not use a brake actuator. Hence, it is reliable and inexpensive. A key challenge is quickly detecting changes in the estimated tyre–road friction coefficient while rejecting the high levels of vibratory noise in the measured force signal. Novel filtering and signal processing algorithms are developed to address this challenge, including a biased quadratic mean filter and an accelerometer-based vibration removal filter. Detailed experimental results are presented on the performance of the friction estimation system on different types of road surfaces. It is also shown that disturbances due to lateral and longitudinal vehicle manoeuvres on the estimated friction coefficient can be removed by using accelerometer-based filtering.