基于曲率与车速的两点智能控制驾驶员模型

为了提高驾驶员模型的路径跟踪精度,基于模糊逻辑智能控制器建立了一种依据道路曲率、车速,采用远、近两点预瞄的智能驾驶员模型。该模型根据目标道路的曲率自适应地选择预瞄距离远、近两点,根据不同的车速和预瞄点的横向偏差决策出最优转向盘转角。对所建立的驾驶员模型与CarSim驾驶员模型进行仿真测试对比,结果表明,该模型能够在反应滞后的情况下完成复杂道路、极限工况的驾驶员操作,路径跟踪误差较CarSim模型小。     

基于模糊神经理论的驾驶员控制模型的研究

把横向预瞄偏差作为模糊神经驾驶员控制模型的输入变量之一，解决了由于输入变量较多，神经网络节点数巨大的问题，从而设计并实现了模糊神经驾驶员控制模型网络拓扑结构，并用BP网络实现了控制规则的模糊映射。仿真的结果表明：所建立的模糊神经驾驶员模型是正确和可行的。这种模型的核心思想是利用神经网络对汽车驾驶员驾驶知识的表达机理，通过学习训练来实现控制规则的记忆，在一定程度体现了驾驶员的智能行为。     

基于横向位移控制4WS车辆操纵稳定性仿真研究

建立了一种基于横向位移偏差控制的4WS汽车闭环控制系统,控制目标是减小横向位移偏差,提高轨迹跟踪性能和操纵稳定性。系统中的驾驶员模型是一个基于横向位移偏差控制,包括预瞄、积分和高频补偿的多路闭环控制系统,后轮转角采用前馈和反馈控制结合的方法。文中对两种汽车运行轨迹进行了仿真研究分析,结果表明4WS汽车比2WS汽车有更好的横向位移跟踪性能和操纵稳定性性能。     

视觉预瞄式智能车辆纵横向协同控制研究

针对智能车辆路径跟踪控制的高度非线性及纵横向运动控制的耦合性问题,结合视觉预瞄模型及模型预测控制理论提出了一种预瞄式MPC路径跟踪控制新方法。该方法首先对非线性预测模型进行局部线性化,将MPC最优化求解问题转化为二次规划问题。在每个控制时域内将纵向车速及预瞄距离视为已知,运用指数模型对纵向车速进行描述,并结合道路曲率及实际车速设计了预瞄距离发生器。仿真和试验结果表明:相较于传统MPC跟踪控制方法,本文中提出的预瞄式MPC控制方法在不同车速下均能减小跟踪过程中的横向偏差和方向偏差,提高了跟踪精度,且此提升效果在高速状态下更为明显。     

基于多点序列预瞄的自动驾驶汽车路径跟踪算法研究

针对自动驾驶汽车自主行驶问题,提出了一种基于预瞄信息的路径跟踪算法。以GPS轨迹点序列作为目标路径,建立车辆—路径相对运动关系模型,使用实时差分GPS数据确定车辆位置。通过预瞄点序列,计算路径的预瞄偏差角和路径弯曲度。根据路径弯曲度确定行驶速度,实现纵向控制;通过Pure Pursuit算法将预瞄偏差角转换成前轮转角的控制量,实现横向控制。试验结果表明,提出的路径跟踪方法在纵向、横向控制和跟踪平稳性方面都具有良好的效果。     

驾驶员最优预瞄纵向加速度模型

利用预瞄跟踪理论、模糊决策理论和非线性系统描述函数法建立了一个驾驶员速度控制模型，即加强员最优预瞄纵向加速度模型，仿真结果表明，该模型通过对驾驶安全性、合法性、轻便性、驾驶员自身滞后特性及汽车动力学系统强非线性特性的考虑，可以有效地模拟驾驶员控制汽车速度的行为特性，为人-车-路闭环系统中速度控制研究提供了一条可行途径。     

基于表征驾驶风格的驾驶员纵向加速度模型

驾驶员驾驶风格的差异会引起纵向加速度决策与最优值存在一定程度的偏差.改进了基于最优预瞄的驾驶员纵向加速度模型,以跟随速度为参考量,提出了多点多目标的二阶预瞄决策模型,并以预瞄视野、决策意愿和决策偏差表征驾驶员的驾驶风格进行建模.通过Simulink-Carsim联合仿真,验证模型可以反映出不同驾驶风格下的驾驶行为,为研究分析真实驾驶行为提供借鉴.     

无人驾驶汽车横向滑模控制仿真研究

使用2自由度车辆模型将基于视觉预瞄的无人驾驶汽车横向运动模型简化。对简化后的模型,引入滑模控制的方法,通过控制输入量(前轮转角)使预瞄点处的航向偏差和横向距离偏差最小。同时考虑到滑模控制存在的抖振现象会影响整个控制的稳定性,使用具有连续变化特性的双曲正切函数代替符号函数。最后通过CarSim和Simulink联合仿真验证方法的可行性。     

车辆转弯制动横向轨迹控制驾驶员模型研究

为了较为真实地反映车辆转弯制动工况,建立了含Pacejka"魔术公式"非线性联合工况轮胎模型的4轮8自由度车辆系统模型,并基于预瞄跟随理论、加速度反馈控制和模糊PID控制技术建立了车辆转弯制动横向轨迹控制驾驶员模型。针对不同初始速度和制动强度,利用MATLAB/Simulink进行了横向轨迹控制仿真分析。分析结果表明,驾驶员控制模型能很好地跟踪横向轨迹,模型的可行性和有效性得到验证,同时不同仿真条件下结果的一致性也说明该控制方法具有较强的自适应能力和鲁棒性,为进一步研究复杂工况下的驾驶员模型及横向轨迹控制提供了一条可行的途径。     

改进的有限时间最优预瞄横向控制器设计

提出了有限时间最优预瞄横向控制算法,根据高速公路车道保持系统实际控制要求,使用了同时考虑车辆当前偏差、预瞄点偏差和控制变量的有限时间二次型性能指标函数。运用最优跟踪算法并进行预瞄距离内曲率恒定的假设,使得控制器参数可以离线求解,保证了车辆控制的实时性。通过仿真及实车试验验证,该控制算法具有较好的跟踪效果。     

软土路基沉降预测Richards模型方法

在分析路基沉降规律和Richards曲线特征的基础上,针对常用的Gompertz、Von Bertalanffy和Logistic3种沉降预测模型的不足,基于Richards曲线的数学特征,提出将Richards模型应用于路基的沉降预测。以常用的Gompertz、VonBertalanffy和Logistic3种沉降预测模型和Richards模型进行了对比分析;并基于重复二元回归法提出了适用于路基沉降预测的四参数Richards模型。结果表明,Logistic模型、Gompertz模型和Von Bertalanffy模型为Richards模型的特例,由工程实例的预测分析证明了该模型能更好地适应实际情况的变化,适用范围更广,且预测精度更高。     

基于扭矩的汽油机控制模型开发及验证

开发了基于扭矩的控制模型,包括传感器信号处理模型、扭矩模型、怠速模型、节气门模型、空气系统模型、起动控制模型等。为了验证基于扭矩的控制系统,将基于扭矩的控制系统写入自主开发硬件,在发动机台架上进行了测试。结果表明发动机起动迅速,起动时间在3 s以内。怠速转速稳定,怠速转速波动在±10 r/min以内。进怠速和出怠速时过渡平滑。瞬态工况过渡平滑,发动机最高转速运转稳定。基于扭矩控制模型扭矩控制精度在5%以内。试验结果表明自主开发的系统控制功能基本完备,能较好地满足扭矩控制要求。     

New Model of Tire Overturning Moment Characteristics and Analysis of Their Influence on Vehicle Rollover Behavior

A newly developed tire model for the Overturning Moment (OTM) characteristics and the analysis of the influence of OTM on vehicle rollover behavior are presented. The new OTM model was developed based on the so-called Magic Formula tire model. The concept of the new model involves identifying the difference between the simple model and the measurements to the newly defined functions. It was seen that the new model agrees very well with the measured data over a wide range of tire vertical loads, slip angles and camber angles. The influence of tire OTM on the vehicle rollover behavior was also investigated by using a full vehicle simulation in which a rather large steering angle was input. The results obtained from the vehicle simulation with three different tire models (model without OTM, simple model and new model) were compared with the experimental results. It was found that the calculated result obtained with the new OTM model agreed best with the experiment.     

New Model of Tire Overturning Moment Characteristics and Analysis of Their Influence on Vehicle Rollover Behavior

A newly developed tire model for the Overturning Moment (OTM) characteristics and the analysis of the influence of OTM on vehicle rollover behavior are presented. The new OTM model was developed based on the so-called Magic Formula tire model. The concept of the new model involves identifying the difference between the simple model and the measurements to the newly defined functions. It was seen that the new model agrees very well with the measured data over a wide range of tire vertical loads, slip angles and camber angles. The influence of tire OTM on the vehicle rollover behavior was also investigated by using a full vehicle simulation in which a rather large steering angle was input. The results obtained from the vehicle simulation with three different tire models (model without OTM, simple model and new model) were compared with the experimental results. It was found that the calculated result obtained with the new OTM model agreed best with the experiment.     

供需不确定条件下的预算-超额用户平衡模型

为更加全面、准确反映随机路网中出行者规避风险的择路行为,以预算-超额行程时间作为出行者选择路径的依据,提出了一种供应及需求不确定条件下同时考虑可靠性和不可靠性的交通分配模型——预算-超额用户平衡模型,推导了需求服从Gamma分布、路段通行能力服从均匀分布条件下预算-超额行程时间的解析表达式,并以此为基础建立起用等价变分不等式表示的平衡模型。利用一个小型测试网络比较了用户平衡模型、基于可靠性的用户平衡模型以及预算-超额用户平衡模型的性能。研究结果表明：提出的模型是有效、可行的;其平衡流量模式不同于用户平衡模型和基于可靠性的用户平衡模型;随着需求水平、可靠度以及路段通行能力退化程度的增加,预算-超额行程时间随之增加。     

基于进气歧管压力的进气模型研究

介绍了基于进气歧管压力的汽油机进气模型,讨论了实际运用中进气模型的表达式.该进气模型将缸内残留废气分为驻留废气与回流废气两部分,在大负荷工况对进气歧管压力-进气效率转换系数加入非线性修正,更符合实际进气规律.在发动机上进行试验研究,结果表明,该进气模型能准确计算发动机进气量.     

Metro train-track-tunnel-soil vertical dynamic interactions – semi-analytical approach

An accurate evaluation of the metro train-track-tunnel-soil dynamic interactions is very important in engineering practice. Therefore, an innovative train-track-tunnel-soil vertical coupled model was established to calculate the train-induced dynamic response of the system based on the integration of the substructure method and the semi-analytical approach. The modelling of each subsystem was presented, including the multi-rigid model of the train subsystem, the beam model of the track subsystem and the semi-analytical model of the tunnel-soil subsystem. The wheel-rail contact theory, the fastener force model and the displacement compatibility conditions were used to determine the dynamic interactive relationship between the subsystems. An explicit integral approach was used in the proposed model to analyse the complex system in the time domain which was capable of modelling highly nonlinear loading behaviours of the train-track-tunnel-soil system. The proposed model was validated by comparing with the vehicle-track coupled dynamics software VICT, the Pipe-in-Pipe model and the measured data from the onsite test in the tunnel of Ningbo Metro line 2. An illustrative example of the model was then presented to display the dynamic responses of the tunnel system under the passage of a metro train.     

基于多体理论的车辆制动性能的虚拟试验的实现及评价

汽车弯道制动试验是极其危险的,而通过弯道制动过程仿真来研究汽车的制动性能则具有十分重要的意义。在ADAMS-VIEW中建立汽车前悬架、转向系、驱动桥、后悬架及轮胎等模型,并考虑了链接中弹性衬套的影响,建立整车虚拟样机。对转弯制动、直线制动等工况进行仿真,并将试验结果与计算机仿真结果进行了对比分析。对比结果证明整车模型有较高的精度,仿真方法是正确的,具有较好的通用性。     

Investigation of influential factors of a brake corner system to reduce brake torque variation

This paper investigates the brake corner system to reduce brake torque variation in the brake judder problem. A numerical model for determining brake torque variation was constructed using the multi-body dynamics model. Using this model, the brake torque variation for a given disc thickness variation was obtained in the time domain. The multi-body dynamics model was verified by a dynamometer test via the comparison of brake torque variation and load distribution patterns of the pad. To reduce the simulation time and cost required to determine factors that influence the reduction in brake torque variation, a simple mathematical model was constructed and used to determine both the brake torque variation and influential factors. The multi-body dynamics model and dynamometer test were modified on the basis of the results of the simple mathematical model and deformed shape of the multi-body dynamics model. These influential factors were verified to reduce the brake torque variation.     

临界饱和状态交通干线协调控制模型

为提升临界饱和状态下干线车流通行效率，提出了一种基于冲击波理论的干线双向信号协调控制方法。首先，建立了考虑车速变化、转向比例、车道变化等因素的干线交通流模型，分析了临界饱和交通干线交通流运行状态与各参数间的关系。第二，构建了以干线双向通过量最大化为优化目标的混合整数线性规划模型，通过优化干线公共周期和各交叉口绿信比以提高干线通行能力。第三，构建了以延误最小化为优化目标的二次规划模型，并提出了相应的求解算法，通过优化相位差和相位方案实现了干线交叉口的信号协调。临界饱和交通干线协调控制模型由通过量最大化模型和延误最小化模型构成，考虑各交叉口间的制约影响关系，有效避免了排队滞留、溢出、交叉口“死锁”等现象。采用两阶段优化方法，通过通过量最大化模型优化周期及绿信比，继而应用延误最小化模型优化交叉口相位方案及相位差，获得干线系统双向信号协调最优控制方案。最后，应用临界饱和交通状态干线协调控制模型对南京市中山东路10个交叉口进行了信号协调优化，并对优化结果进行了仿真分析。结果表明：临界饱和交通状态干线协调控制模型能对双向临界饱和干线的信号控制方案进行优化，与对照方案相比，优化方案的双向总交通量提升了21.9%，车均延误降低了63.1%，通行能力与服务水平提升显著。