基于车辆动力学的道路坡度与整车质量估计

基于动力学方法估计自动变速器坡道换挡控制所需的道路坡度和整车质量。建立7速双离合自动变速器动力学模型,利用卡尔曼滤波算法估计变速器输出轴转矩,将其作为道路坡度和整车质量估计算法的输入。基于整车纵向动力学方程,采用改进型递推最小二乘法设计道路坡度和整车质量实时估计算法。仿真和实车试验结果表明,开发的估计算法能在不增加传感器的前提下实现较为准确的道路坡度和整车质量估计。     

基于质量与坡度辨识的汽车自动变速器换挡控制研究

采用适应性和跟随性强的变遗忘因子最小二乘法进行整车质量和道路坡度辨识,在此基础上提出汽车自动变速器坡道换挡分层修正控制策略,将汽车自动变速器换挡控制分为上层决策层与下层换挡执行层,上层决策层采集汽车参数进行整车质量和道路坡度辨识、换挡修正决策;下层换挡执行层接收上层决策层的修正控制指令,完成修正换挡。仿真和硬件在环实验结果表明:变遗忘因子最小二乘法可准确识别整车质量和道路坡度,换挡修正控制策略可在上坡时有效避免频繁换挡,减小换挡部件的磨损;下坡时充分利用发动机制动,减小制动系统的磨损。     

基于三轴加速度计最小二乘法质量和坡度估计

本文采用一种VCU控制器自带的ADXL313型号三轴加速度计传感器,结合三轴加速度计的数值,通过遗忘因子递推最小二乘法对质量进行估计,提出基于车辆纵向动力学和加速度传感器信号的质量最小二乘估计模型,来准确估计整车车重,并估计出道路坡度值。通过本论文,可以让主机厂不额外增加整车的费用,不改变整车的线束和布置,可以通过遗忘因子递推最小二乘法对车重、坡度进行准确估算,这在纯电商用车领域对于换挡的控制和换挡品质的提升具有重要的意义。     

电驱动系统可靠性目标载荷快速构建方法研究

目标载荷是有效开展车辆可靠性评估与寿命预测的基础。车辆行驶过程中,由于驾驶行为、路面起伏、载重状态等因素的不断变化,不同用户电驱动系统载荷差异巨大,如何构建覆盖一定用户百分位水平的电驱动系统可靠性目标载荷,是当前产品高质量开发面临的共性问题。以用户历史运行数据为基础,结合整车动力学仿真和参数优化,提出了一种电驱动系统可靠性目标载荷快速构建方法。针对车辆行驶过程中道路坡度与整车质量参数数据难以精确获取、不同用户数据差异大的现实,通过等效坡度和等效质量的参数优化,提高电驱动系统载荷仿真精度;针对不同用户间等效坡度和等效质量差异,以95%用户损伤水平为目标,通过多目标优化得到群体用户模型参数的等效统一解;基于整车动力学仿真与实际用户载荷时域及损伤域对比,验证电驱系统可靠性目标载荷的有效性。结果表明,基于得到的统一参数仿真载荷与95百分位用户损伤误差仅为1.09%,为有效开展电驱动系统可靠性评估提供技术支持,为整车及其它系统可靠性目标载荷构建提供参考。     

基于交互多模型的车辆质量与道路坡度估计

车辆结构参数和道路环境信息的实时准确获取是提高智能汽车运动控制性能的重要因素之一,而车辆质量与道路坡度信息是多种汽车控制系统的必要信息,因此质量与坡度在线估计的研究一直受到关注。针对车辆质量与道路坡度的联合估计问题,提出了一种基于交互多模型的质量与坡度融合估计方法。首先,设定了适宜进行质量精确估计的工况条件,据此提出了基于模糊规则的质量估计置信度因子计算算法,进而设计了基于置信度因子的递推最小二乘车辆质量估计算法,以实现质量的在线估计。然后,以车辆纵向动力学模型为基础,建立了运动学和动力学2种坡度估计模型,并设计了基于运动学模型的线性卡尔曼滤波坡度观测器,基于电子稳定性程序ESP的纵向加速度信息实现坡度估计,设计了基于动力学模型的无迹卡尔曼滤波坡度观测器,基于ESP和发动机管理系统EMS的力信息实现坡度估计。运动学模型未考虑车辆姿态信息,坡度估算结果与实际值有偏差;动力学模型对模型精度要求高,算法稳定性差,为充分发挥2种方法优势实现坡度的精确估计,采用交互多模型算法实现了2种坡度估计方法的加权融合。最后,对所设计的算法进行了实车试验验证。结果表明:所设计的质量与坡度估算算法具有较好的实时性和准确性,适合智能汽车运动控制的应用需求。     

基于小波和粒子群算法的HEV行驶状况辨识方法研究

针对混合动力汽车(HEV)行驶状况(道路坡度和整车载荷)变化难以有效识别,导致驱动系统控制策略不能有效满足驾驶员意图问题,以混联式HEV为研究对象,提出了基于小波滤波和粒子群算法的HEV行驶状况辨识方法。首先建立了汽车行驶状况辨识模型,采用最小二乘法确立了优化目标函数,其次研究了基于小波滤波和粒子群算法的HEV行驶状况辨识原理,最后进行了行驶状况粒子群智能算法辨识试验。在采集实车数据的基础上,对实车数据进行小波滤波,并运用行驶状况辨识方法对道路坡度和整车载荷进行了辨识,并对辨识结果进行小波滤波,结果表明,试验工况下整车载荷辨识的相对误差绝对平均值为2.71%,道路坡度辨识的相对误差绝对平均值为3.85%,验证了所提出方法的有效性。     

基于稳态卡尔曼滤波的车辆质量与道路坡度估计

针对车辆自动变速器控制系统难以实时测得车辆质量与道路坡度这一问题,搭建了车辆的纵向运动学和动力学模型,在理论模型的基础上使用离散卡尔曼滤波器对车辆质量和道路坡度进行估算,并利用Carsim与Maltab/Simulink联合仿真采用合适的加速度传感器和稳态卡尔曼滤波器的实车试验,验证了用此方法估算车辆质量和道路坡度比惯性导航仪得到的数据有更好的实时性和准确性。     

基于交互多模型的车辆质量与道路坡度估计（双语出版）

车辆结构参数和道路环境信息的实时准确获取是提高智能汽车运动控制性能的重要因素之一，而车辆质量与道路坡度信息是多种汽车控制系统的必要信息，因此质量与坡度在线估计的研究一直受到关注。针对车辆质量与道路坡度的联合估计问题，提出了一种基于交互多模型的质量与坡度融合估计方法。首先，设定了适宜进行质量精确估计的工况条件，据此提出了基于模糊规则的质量估计置信度因子计算算法，进而设计了基于置信度因子的递推最小二乘车辆质量估计算法，以实现质量的在线估计。然后，以车辆纵向动力学模型为基础，建立了运动学和动力学2种坡度估计模型，并设计了基于运动学模型的线性卡尔曼滤波坡度观测器，基于电子稳定性程序ESP的纵向加速度信息实现坡度估计，设计了基于动力学模型的无迹卡尔曼滤波坡度观测器，基于ESP和发动机管理系统EMS的力信息实现坡度估计。运动学模型未考虑车辆姿态信息，坡度估算结果与实际值有偏差；动力学模型对模型精度要求高，算法稳定性差，为充分发挥2种方法优势实现坡度的精确估计，采用交互多模型算法实现了2种坡度估计方法的加权融合。最后，对所设计的算法进行了实车试验验证。结果表明：所设计的质量与坡度估算算法具有较好的实时性和准确性，适合智能汽车运动控制的应用需求。     

基于自适应扩展卡尔曼滤波算法的道路纵向坡度估计

车辆在长下坡路段行驶过程中,道路纵向坡度对汽车纵向受力分析时尤为重要,当道路坡度过大会时会影响汽车的行驶安全性。然而道路纵向坡度很难通过传感器直接测量获得,实时获取道路纵向坡度可以为优化车辆长大下坡提供依据,文章提出基于自适应扩展卡尔曼滤波算法实时估计道路纵向坡度,并进行仿真试验,结果表明,此方法有很强的准确性和实时性。     

基于CDTire的车辆动态载荷提取方法

为了在车辆设计阶段快速有效地排查疲劳耐久问题,建立了基于CDTire的整车动态载荷虚拟路面提取方法,并研究了路面与轮胎对车辆载荷提取与疲劳分析的影响。结合整车动力学模型,应用5款轮胎的CDTire模型,分别在不同频率特性的路面上提取了车辆轮心动态载荷,通过对比载荷时域曲线和伪损伤,分析了不同轮胎对车辆动态载荷的影响。由分析结果可知,乘用车的簧上质量较小,轮胎因素对底盘动态载荷影响较小。     

基于无迹卡尔曼滤波和门控循环单元的道路坡度估计

针对外接激光雷达等传感器普适性差,而传统道路坡度估计方法仅根据车载CAN总线数据在车辆起步、换挡、制动和停车4种特殊工况中的估计误差较大的问题,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波（UKF）和门控循环单元（GRU）的道路坡度估计方法。根据车速等数据识别工况,在非特殊工况下,建立车辆动力学模型并采用UKF来估计坡度;在特殊工况下,将规律性不稳定的时序坡度转换为距序坡度,并利用GRU进行短距坡度预测。仿真和实车试验结果表明：在非特殊工况下,该方法通过UKF可准确估计道路坡度;在特殊工况下,该方法通过GRU可有效跟踪距序坡度变化趋势,显著提高了道路坡度估计精度。     

自动变速器换挡曲线的研究

本文利用作图法,基于车辆的整车参数、发动机特性参数、变速箱参数,对车辆的动力性和经济性换挡曲线进行了设计;并根据驾驶经验对换挡曲线进行优化。通过仿真计算表明,动力性换挡曲线使车辆具有较好的加速性能;在整车循环工况下,经济性换挡曲线使车辆具有较好的燃油经济性。     

基于扩展卡尔曼滤波与机器视觉融合的道路侧向坡度估计

为解决现有算法难以准确估计前方道路侧向坡度的问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波（EKF）与机器视觉（VB）融合的道路侧向坡度估计方法。首先,建立含有侧向坡度的车辆2自由度模型,通过EKF估计出侧向坡度与车辆侧倾角的叠加态,由侧向加速度乘以适当增益解耦出车辆侧倾角,得到EKF道路侧向坡度估计值;其次,通过视觉成像原理分析二维图像中道路侧向坡度与图像中相关参数的几何关系,得到VB道路侧向坡度估计值;最后,通过数据融合得到最终的道路侧向坡度估计值,使估计结果冗余互补。仿真和实车试验结果表明,该融合算法能够适用于道路侧向坡度变化的坡道,并显著提高了估计精度。     

道路几何参数对车辆操纵稳定性影响

为研究道路几何参数对车辆操纵稳定性的影响,本文采用MATLAB/Simulink建立了3自由度整车动力学模型,通过数值仿真模拟,研究了车辆在不同超高、纵坡坡度以及合成纵坡下动力响应,在此基础上进一步分析了在不同车速以及前轮转角输入下,道路几何参数对车辆操纵稳定性的影响.结果表明:与水平路面相比,道路超高和纵坡坡度对车辆...     

基于道路坡度实时信息的经济车速优化方法

作为生态驾驶辅助系统的组成部分,提出了基于道路坡度实时信息的车辆经济车速优化方法。搭建了车辆油耗模型和车辆动力学模型,对于车辆行驶在没有坡度的和前方出现坡道的两种情况,进行最省油车速优化。根据坡度信息,利用动态规划算法,计算出通过坡道的经济车速。对于一款D级轿车,运用Matlab/Simulink和Carsim联合仿真,与真实道路信息上实车模拟结果进行对比分析。结果表明:与传统定速巡航控制算法相比,该算法节油达到5%。这说明,该算法能降低车辆油耗。结合全球定位系统(GPS)信息以及地理信息系统(GIS),该技术可用于基于车联网的生态驾驶辅助系统。     

重型商用车载荷状态动态检测方法及试验研究

基于车辆悬架垂向变形量与车辆垂向载荷的相关关系,通过位移传感器搭建了具有过载保护功能的车辆载荷状态实时动态检测装置,采用经验模态分解法设计开发了用于车辆静态载荷和动态载荷分离的数据处理算法。为了分析构建的车辆状态实时动态检测系统在车辆行驶工况下检测结果的准确性和可靠性,以中国第一汽车厂赛龙载货汽车为试验车,分别在B级平直路面和3种不同的强化路面18种不同运行工况下进行了实车道路对比试验,试验结果表明:车辆在B级平直路面行驶时系统对车辆动态载荷检测误差小于5%;车辆在3种强化路面行驶时系统对车辆动态载荷检测误差小于8%。该系统为车辆载荷状态动态检测提供了一种新方法。     

车辆换挡过程的离合器仿真研究

离合器是车辆传动系统的重要部件,在车辆行驶过程中它的接合与分离频繁,对它的控制是目前研究的重点之一。建立了整车模型中离合器的动力学仿真模型,分析了换挡过程中离合器的控制问题,在其控制策略中对离合器的控制与换挡动作进行了协调,并且综合考虑了换挡品质的三个评价指标;最后,运行建立的整车模型,在整车模型中进行验证,得到了换挡过程中与离合器相关的系列曲线,取得了较好的效果。     

车辆换挡过程的离合器仿真研究

离合器是车辆传动系统的重要部件,在车辆行驶过程中它的接合与分离频繁,对它的控制是目前研究的重点之一。建立了整车模型中离合器的动力学仿真模型,分析了换挡过程中离合器的控制问题,在其控制策略中对离合器的控制与换挡动作进行了协调,并且综合考虑了换挡品质的三个评价指标;最后,运行建立的整车模型,在整车模型中进行验证,得到了换挡过程中与离合器相关的系列曲线,取得了较好的效果。     

基于等效坡度的自动手动变速器换档规律研究

针对自动变速器在复杂路面情况下很难进行较好的路面识别,导致换挡规律很难适应路面状况的问题,文章从汽车动力学的角度,对其进行建模分析;提出了等效坡度概念,提取各种复杂路面共性因素,并进行换档规律研究;利用车辆动力学模型及发动机特性及整车传动系统特性,分析了车辆在特殊路面上行驶规律;分析得出了特殊路面的共性因素,即路面阻力...     

自动变速车辆下坡换挡策略研究

为解决传统自动变速车辆下坡行驶时意外升挡等问题,从发动机制动特性出发,分析了车辆带挡滑行时的动力学特性。在此基础上,结合公路设计标准确定了目标参考车速和约束挡位,制定了基于道路坡度信息的下坡工况换挡控制策略,并运用Matlab/Simulink和驾驶模拟器进行了驾驶员在环仿真实验。结果表明:该换挡策略能有效解决通常自动变速车辆下坡行驶时存在的问题,并能在一定程度上体现驾驶员的驾驶意图;既能充分利用发动机的制动作用,又能在保证安全的同时兼顾行驶效率,更好地满足了自动变速车辆坡道行驶的要求。