重型商用车辆质量估计算法研究

为精确估计重型卡车在预见性巡航控制过程中的质量，以车辆纵向动力学模型为基础，提出了车辆质量估计算法。利用卡尔曼滤波算法对发动机输出轴扭矩进行估计，并将其作为车辆质量估计算法的输入，基于递推最小二乘法对车辆质量进行了估计；对利用MATLAB/Simulink搭建的质量估计模型进行了C代码生成，并嵌入开发板中；最后对所提车辆质量估计算法进行了空载、1/3负载、满载实车道路试验。试验结果表明：所提算法在满载时的最大误差为8.87%，在1/3负载时的最大误差为7.43%，在空载时的最大误差为4.40%，能够满足车辆在预见性巡航控制过程中10%范围内的质量估计误差要求, 对车辆行驶的稳定性与安全性具有重要作用。     

液压约束活塞发动机主运动系统间隙误差影响分析

针对液压型约束活塞发动机(hydraulic constrained piston engine,HCPE)主运动系统的运动精度对系统流量特性的影响,本文以液压约束活塞发动机为研究对象,利用ADAMS和AMESim建立主运动系统的运动学模型和液压模型,分析系统间隙误差对系统运动规律、运动副作用力和流量脉动特性的影响。研究结果表明,间隙误差对系统的位移、速度等运动规律影响不大;在气缸与动子活塞-滑块、连杆大头与曲轴曲柄之间存在间隙误差,对其产生的作用力有较大影响,且随着间隙误差的增大而增大,从而影响系统的运动稳定性,降低系统的使用寿命;间隙误差对系统流量脉动影响较大,导致零部件振动增强,影响整机的使用性能。该研究为HCPE的优化设计提供了理论依据。     

定速巡航分层控制策略硬件在环研究

为了提高车辆在行驶过程中的安全性与舒适性,减轻驾驶员的负荷,提出一种定速巡航分层控制策略,该策略将巡航工况分为几种不同的巡航模式,通过调节发动机的转速实现车速的控制。在上层控制中研究巡航控制模式决策问题,检查所要进入的巡航模式是否被允许;在中层控制中研究巡航退出条件是否成立,如果成立,则退出巡航,如果不成立则继续按照原来的控制策略进行巡航;在下层控制器中研究车辆实际巡航控制,运用增量式PID调节来控制车辆巡航目标速度、车辆实际速度、发动机的转速等。在此基础上,对所搭建的定速巡航分层控制策略进行实车硬件在环验证,主要验证减速-保持模式、加速-保持模式、加速—减速—阶升模式。试验结果表明,所开发的定速巡航分层控制策略,可实现车辆按照驾驶员的意图进行巡航过程中加减速的目的,并且巡航控制子模式与主模式的实际切换符合策略要求,能够提高整车的安全性与舒适性。     

参数自优化的有人与无人车辆编队鲁棒模型预测控制

为解决有人与无人车辆编队中,有人领航车紧急加减速和紧急转向控制输入对无人车跟踪控制的扰动问题,设计了一种参数自优化的有人与无人车辆编队鲁棒模型预测控制算法。通过采集分析历史数据确定控制器扰动的噪声极值,并经过适度放缩得到其鲁棒边界。设计抑制该扰动的局部反馈鲁棒控制器,并通过贝叶斯优化的方法实现鲁棒边界等控制器参数自优化。基于混合整数线性优化的方法预测有人领航车未来轨迹,并设计鲁棒模型预测控制器实现无人车对有人领航车的跟踪控制。仿真和实车试验结果表明：所设计的鲁棒模型预测控制器在跟踪精度方面相比于传统模型预测控制器有明显的提升;同时该控制器有效地抵抗了来自有人领航车紧急加减速和紧急转向控制输入、无人跟随车系统模型不确定性和外部环境的扰动,振荡情况明显改善,提高了系统的鲁棒性。     

基于可通行度估计的无人履带车辆路径规划

针对现有路径规划方法对地形特征考虑不足的问题，以无人履带车辆为研究对象，提出一种基于可通行度估计的路径规划方法。基于卷积长短期记忆(Conv LSTM)网络，从连续轨迹上提取激光雷达点云的空间特征和时间关联特征，融合车辆运动特征，估计地形可通行度。基于地形可通行度，改进A^*算法的节点扩展方式和代价函数，输出满足无碰撞约束和低可通行代价的离散路点；使用无梯度迭代平滑算法减小路径松弛度和可通行度代价；再使用三次B样条曲线对离散路径进行拟合，输出平滑参考路径。以参考路径建立Frenet坐标系，构建基于可通行度代价的安全走廊，在满足无碰撞约束、低可通行度代价的前提下，在走廊内生成满足车辆运动学约束的平滑路径。试验结果表明，所提出的方法能够充分考虑地形特征，提升路径规划结果的稳定性和可通行性。