Optimal control of brakes and steering for autonomous collision avoidance using modified Hamiltonian algorithm

ABSTRACT

This paper considers the problem of collision avoidance for road vehicles, operating at the limits of friction. A two-level modelling and control methodology is proposed, with the upper level using a friction-limited particle model for motion planning, and the lower level using a nonlinear 3DOF model for optimal control allocation. Motion planning adopts a two-phase approach: the first phase is to avoid the obstacle, the second is to recover lane keeping with minimal additional lateral deviation. This methodology differs from the more standard approach of path-planning/path-following, as there is no explicit path reference used; the control reference is a target acceleration vector which simultaneously induces changes in direction and speed. The lower level control distributes vehicle targets to the brake and steer actuators via a new and efficient method, the Modified Hamiltonian Algorithm (MHA). MHA balances CG acceleration targets with yaw moment tracking to preserve lateral stability. A nonlinear 7DOF two-track vehicle model confirms the overall validity of this novel methodology for collision avoidance.     

车内次声的试验研究

文中论述了车内次声的发生机理，并用实测法研究了车内次声的规律性。结果表明，在车内声波的总能量中，次声波的能量占主要成分，听声的能量所占比例极小。随着车的提高，车内次声总声压级也相应提高，120km/h时，开右前窗时次声总声压级达到121dB（IL），闭窗时次声总声压级达到114dB（IL）。次声的声压级峰值频率范围是1．5－9Hz，未发现明显的共振频率和谐波。     

车辆导航系统的研究开发现状与趋势

车辆导航系统是智能交通系统（ITS）建设的一项基础内容，本文对当前国内车辆导航系统的研究与开发现状作了全面调研与分析。对其中的一些关键技术问题作了深入探讨，最后着重对全球定位系统（GPS），地理信息系统（GIS）在车辆导航系统中的应用前景进行了研究，这对车辆导航系统的深入开发及ITS的建设都有重要的意义。     

六自由度汽车运动模拟器机构的位置姿态误差分析

六自由度汽车运动模拟器是可进行汽车驾驶逼真模拟的训练和研究用设备。本文利用微分平移和微分放置变换方法，通过误差传递矩阵的求解来探讨模拟器运动台主要误差源与运动台位置姿态误差之间的关系，建立了六自由度模拟器运动台的位置姿态误差模型。     

汽车动态仿真器运动系统的两种驱动算法模拟逼真度分析与比较

本文利用驾驶员前庭系统模拟型分析比较汽车动态仿真器运动系统的两种驱动自满的模拟逼真度。仿真结果表明，自适应Ｗａｓｈｏｕｔ驱动算法比传统Ｗａｓｈｏｕｔ驱动算法具有更高的模拟逼真度，因此，汽车动态仿真器用自适应算法可为驾驶员提供更为逼真的运动感觉 。     

车辆有线引导的计算机视觉系统

根据车辆自动引导系统在车辆工程中的应用及发展趋势，开展了用计算机视觉技术进行车辆有线引导的基础研究，描述了系统的基本组成及其主要功能，分析了影响视觉输入的各项基本因素。根据哈夫（Ｈｏｕｇｈ）变换的基本原理，设计了引导路线检测的算法，通过典型引导路线特征图象的试验分析，验证了算法对直线特征的检测性能、对复杂背景下直线检测的可靠性和对实际道路中的中心引导线检测的有效性。分析了控制模型中实用视觉系统检测     

地铁多段共址车辆基地平面布置方案研究

为了指导城市地铁车辆段建设,研究多段共址的车辆基地资源共享设计,以乌鲁木齐地铁百园路车辆基地为例,根据城市规划、车辆段功能定位、设计规模、各线的建设时序,对1、3、6号线三条线"三段共址"车辆基地接轨和总平面布置方案进行分析研究。通过分析,提出多段共址的车辆基地资源共享方案、联络线设置方式,以达到提高设备利用率和修车质量、减少用地面积、节约工程投资的目标。     

轮轨作用力测试方法的研究进展

轮轨作用力是判定机车车辆动力学性能的基本要素,车辆的安全性与运行品质可以通过轮轨作用力的大小来反映。论述轮轨作用力测试方法的传统理论和国内外相关方面的研究进展。概述轮轨力测试方法的分类,地面测试有剪力法和轨底弯矩差法等方法,车载测试有直接测试和间接测试方法。随着技术不断发展和进步,出现一些新的轮轨力测试方法和测试装置,同时提出更加准确高效的新方法。未来轮轨作用力的地面测试方法会向着连续测试的方向发展,而车载测试方法则会随着传感器等技术的进步向更精确、更智能的方向发展,轮轨力测试装置向适应性更强的方向发展。     

高速铁路跨度40m与32m简支箱梁建造技术对比研究

为了对高速铁路跨度40 m和32 m简支箱梁建造技术进行对比分析,分别建立5跨40 m和32 m简支箱梁计算模型,从结构动力特性、车桥耦合动力响应两个方面,对两个计算模型进行对比研究,最后以一项工程实例为背景,从经济性角度对40 m和32 m简支箱梁方案进行对比。结果表明:对于5跨40 m和32 m简支梁计算模型,40 m简支梁模型的自振频率偏低,而梁体横向加速度和梁体位移比32 m简支梁模型偏大;墩高变化对两个计算模型的梁体横向加速度和横向位移的影响规律保持一致;对于25 m左右墩高的桥梁,采用40 m简支梁进行方案设计时,工程总造价比32 m简支梁方案偏低1.2%,并且下部工程造价明显低于32 m简支梁方案,墩高越高,这一优势越明显。     

基于舒适度的悬挂式单轨平面曲线参数研究

悬挂式单轨车辆在曲线运动中自主倾斜。舒适度是影响悬挂式单轨线路平面参数的主要因素,研究基于舒适度的平曲线参数合理取值具有重要意义。分析悬挂式单轨车辆力学特性,选取横向倾斜角、未被平衡横向加速度作为圆曲线段舒适度指标,选取横向加速度时变率、横向倾斜角速度、未被平衡横向加速度时变率作为缓和曲线段舒适度指标。构建舒适度指标与平曲线参数间的关系模型。基于不同舒适度要求、速度、最大倾斜角计算确定线路平面最小曲线半径、缓和曲线长度。当最大倾斜角6°、最大未被平衡横向加速度0.5 m/s~2、速度80 km/h时,平面曲线最小半径应不小于325 m。当半径较小时,缓和曲线长度主要取决于横向倾斜角速度、未被平衡横向加速度时变率。