汽车工程

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詹军, 刘荣, 陈浩东, 管欣, 王战古

2019 (8): 859-864. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.001

摘要 ( 584 )

PDF(1352KB) ( 681 )

TCU换挡策略对汽车驾驶性影响多通过主观评价来测试验证和标定,针对软件在环、硬件在环等仿真方法不能实现对TCU换挡策略的主观评价问题,提出了一种驾驶模拟器驱动的TCU换挡策略驾驶性评价方法。本文中首先搭建了驾驶模拟器驱动AutoBox嵌入的人车环境闭环TCU换挡策略评价平台,建立能识别驾驶意图和道路环境的TCU换挡策略模型,总结出了TCU换挡策略相关的驾驶性主客观评价表。然后利用搭建的平台对建立的TCU换挡策略进行了驾驶性主客观评价,获得了主观评分结果和客观评价指标。通过分析评价,验证了驾驶模拟器驱动的TCU换挡策略评价平台的可行性和研究方法的可行性,研究的平台和方法可用于TCU换挡策略驾驶性快速主客观评价,有效减少实车测试评价工作量,降低开发成本,缩短开发周期。

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考虑前后方车辆行驶状态的ACC系统控制方法^*

李亚勇, 蔡英凤, 陈龙, 孙晓强, 何友国, 张云顺

2019 (8): 865-871. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.002

摘要 ( 528 )

PDF(2294KB) ( 637 )

为提高车辆的通行效率和道路利用率,在拥挤工况下,将新型人工势场应用到车辆的智能控制中。把前后两辆车看做两个势场中心,设计了一种车辆控制系统,使车辆在车流中实行车辆跟随时,考虑前后方车辆的位置和速度后,自动寻找最佳跟车距离。通过对人工势场和车辆控制的研究,采用新型人工势场函数和3自由度汽车动力学模型构建基于误差预瞄的车辆控制数学模型,将其应用到单个或多个车辆的控制中,使车辆能在拥挤工况下根据前后车的相对位置和速度自动调节车距。通过仿真得到控制车辆各行驶参数和所受势场合力的时间历程图,验证了所提出ACC控制方法的有效性。

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橡胶衬套高阶分数导数动力学模型的研究^*

高琦, 冯金芝, 郑松林, 林阳

2019 (8): 872-879. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.003

摘要 ( 258 )

PDF(2750KB) ( 561 )

以某车用摆臂橡胶衬套为研究载体,通过动态加载试验对其轴向频率相关性和振幅相关性进行了研究,建立了基于弹性单元、摩擦单元和高阶分数导数黏弹性单元并联的橡胶衬套模型;提出了一种基于动态邻居广义学习策略粒子群算法的高阶分数导数黏弹性单元参数识别方法,结合试验结果,识别得到了模型参数;进而将分数导数系数拟合为加载振幅的函数,提高了模型的整体预测精度和适用性。经过试验验证,所建立的模型能够精确地描述悬架橡胶衬套轴向的动态特性,对提高悬架系统及整车的动力学仿真精度有一定的意义。

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柴油机排气过程对颗粒粒径及表面官能团的影响^*

李瑞娜, 王忠, 孙波

2019 (8): 880-884. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.004

摘要 ( 232 )

PDF(1876KB) ( 305 )

通过运用发动机排气颗粒粒径谱仪(EEPS)采集了186F柴油机排气管不同位置的颗粒,分析了排气过程对颗粒粒径的影响。采用傅立叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪,对排气管不同位置采集的颗粒进行检测,研究排气过程对颗粒表面官能团的影响。研究结果表明,柴油机排气过程中,沿着气流运动方向,颗粒的平均粒径逐渐增大,核态颗粒的占比逐渐下降。排气过程中,颗粒表面化学组分基本一致,随着排气过程的进行,颗粒的表面脂肪族碳氢含量增加,颗粒中的C=O和C-OH含量上升,颗粒的氧化活性提高,有利于柴油机后处理装置DPF的再生。

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纯电动汽车与传统汽车轻量化全生命周期多目标优化研究^*

徐建全, 杨沿平

2019 (8): 885-891. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.005

摘要 ( 531 )

PDF(1128KB) ( 610 )

汽车轻量化虽然能够有效降低使用阶段的能耗和排放,但如果把涵盖材料获取、材料加工、零部件加工制造、整车装配、使用和回收利用的全生命周期都考虑进去,轻量化并不一定节能减排,成本也可能增加。以往评价汽车产品的轻量化效果主要关注汽车的运行使用阶段,而未能从整个汽车生命周期的各个阶段予以综合考虑,也未进行汽车轻量化全生命周期多目标优化研究。针对此问题,本文中提出在轻量化设计阶段协同考虑轻量化后的全生命周期能耗、环境排放和成本变化,并进行轻量化全生命周期多目标优化研究,达到在轻量化的同时汽车全生命周期的能耗、环境排放减少和成本不增加的目标。选取某公司生产的传统汽油车和在此平台上开发的纯电动汽车作为实证研究对象,基于静态生命周期评价模型,选择钢质量减少比例、铝质量增加比例和镁质量增加比例作为设计变量,全生命周期能耗、温室效应(GWP)和生产成本作为3个目标。通过多目标优化,当纯电动汽车和传统汽油车钢质量分别减少6.44%和6.41%、铝质量均增加1%、镁质量分别增加0.44%和0.41%时,全生命周期能耗分别减少3.20%和3.21%,GWP分别减少2.84%和2.88%,生产成本不增加。

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关于汽车结构设计中存在轻量化极限的分析^*

刘雨婷, 胡代钧, 刘献栋, 单颖春, 路洪洲

2019 (8): 892-895. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.006

摘要 ( 461 )

PDF(773KB) ( 480 )

针对当前在谋求汽车结构轻量化的实践中,存在片面追求材料高强度、低密度的盲目性,通过理论分析和计算研究了3种截面的梁结构在固支简支的支承和均布载荷加载的条件下不同减重模式的最大挠度和强度极限,得出了不同截面的梁结构轻量化的极限,可为结构的轻量化设计提供参考。

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基于智能体理论的横向互联空气悬架控制研究^*

李仲兴, 管晓星, 江洪

2019 (8): 896-904. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.007

摘要 ( 248 )

PDF(5556KB) ( 493 )

为缓解横向互联空气悬架车辆行驶平顺性与操纵稳定性之间的矛盾,基于智能体理论构建横向互联空气悬架互联状态控制智能体系统。首先建立横向互联空气悬架整车模型并通过试验验证其准确性,随后在传统BDI(belief-desire-intention)智能体的基础上,加入汤普森抽样算法,建立具有在线自学习能力的仿天棚互联状态控制智能体。该智能体从传感器信息采集模块感知环境状态,通过其内部的推理过程和学习行为进行自学习,输出适应不同环境状态的仿天棚互联状态控制策略的关键参数——滞回区间至互联状态控制模块。在混合工况下进行仿真,结果表明,该系统使车辆在行驶平顺性与操纵稳定性之间取得了平衡。

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轮毂电机驱动汽车区域极点配置横向稳定性控制^*

黄彩霞, 雷飞, 胡林, 张志勇

2019 (8): 905-914. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.008

摘要 ( 322 )

PDF(2610KB) ( 490 )

分布式驱动结构给车辆动力学控制带来机遇和挑战,如何可靠地实现其横向稳定性控制是关键技术。考虑车辆参数的不确定性,提出了基于区域极点配置的轮毂电机驱动汽车横向稳定性控制策略,分析了保性能权重矩阵参数对控制性能的影响;为了能最大限度地利用路面附着能力,利用轮毂电机驱动力和制动力共同产生横摆力矩,并结合驱动模型切换提出了规则化转矩分配控制策略;通过数值仿真和硬件在环仿真开展了控制系统的性能分析。结果表明,所提出的基于区域极点配置的上层控制策略不仅能改善汽车的操纵稳定性,而且对轮胎侧偏刚度等参数不确定性具有较强的鲁棒性;同时,下层规则化转矩分配控制策略能确保在低附着路面可靠实现转矩分配。

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儿童安全座椅碰撞检测偏差影响因素仿真与试验研究^*

张学荣, 殷文倩

2019 (8): 915-921. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.009

摘要 ( 241 )

PDF(3635KB) ( 388 )

针对汽车三点式安全带固定儿童安全座椅和五点式安全带固定儿童假人的情况,采用仿真计算和试验验证相结合的方式,对安全带初始张力、五点式安全带位置差异、儿童安全座椅整体位置差异和头部位移图像识别方法4个方面对动态碰撞检测结果的影响进行了定量分析。结果表明:儿童安全座椅整体位置的前后偏移影响最为显著,导致胸部合成加速度最大偏差为4.3%,胸部垂直加速度的最大偏差高达37.7%。所提出的修正公式使头部位移图像识别误差大幅降低;所制定的控制方法和措施有效地减小了测试偏差,并保证了测试数据的一致性。

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基于子结构拓扑优化的大客车耐撞性改进^*

吴长风, 那景新, 秦国锋, 卢琳兆, 袁正, 杨佳宙

2019 (8): 922-926. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.010

摘要 ( 239 )

PDF(2833KB) ( 410 )

提出了一种基于子结构拓扑优化的大客车车身骨架耐撞性改进设计方法。首先通过测试和仿真进行某承载式大客车耐撞性评价,分析车身结构变形的症结;提取前端驾驶区骨架为子结构,以其碰撞吸能量相同为等效条件,进行子结构耐撞性分析与改进;接着为控制子结构的局部失稳变形,以吸能盒碰撞力峰值为载荷条件,进行子结构空间区域拓扑优化,完成8组改进方案的对比分析,选取质量最轻的达标方案进行台车实验验证;最后将该方案导入整车结构中进行耐撞性改进验证。结果表明:整车的耐撞性得到有效提高。

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面向行人下肢保护的蜂窝铝吸能结构优化^*

张志飞, 金玮, 徐中明, 陈钊, 石登仁, 贺岩松

2019 (8): 927-933. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.011

摘要 ( 257 )

PDF(2873KB) ( 409 )

建立了行人小腿与某乘用车前端结构的碰撞有限元模型,而仿真分析发现行人腿部损伤指标在保险杠正中心Y₀处的胫骨加速度峰值和靠近吸能盒Y₃₉₀处的胫骨加速度峰值与膝部弯曲角峰值均超过了安全阈值。为改善汽车行人下肢保护性能,根据该车前端吸能空间设计了6种不同蜂窝胞元边长、5种不同蜂窝胞元厚度的蜂窝铝吸能结构,通过分析30组蜂窝铝吸能结构在Y₀处所对应的行人腿部综合伤害指标和比吸能的变化趋势,确定了对行人腿部保护性能较好的蜂窝铝胞元边长为14 mm。然后以吸能盒位置Y₃₉₀处行人腿部综合伤害指标最小为优化目标,运用软件Hyperstudy和LS-DYNA集成优化的方法以蜂窝铝吸能结构前盖板与蜂窝芯的厚度为变量进行优化。优化后靠近吸能盒Y₃₉₀处和保险杠正中心Y₀处的行人腿部3项伤害指标均大幅降低,且满足法规安全阈值要求,优化后的蜂窝铝吸能结构有效地改善了该车的行人下肢保护性能。

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基于主动转向与差动制动协调的双级预警车道偏离防止预测控制^*

魏振亚, 王其东, 王慧然, 陈无畏, 梁修天

2019 (8): 934-943. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.012

摘要 ( 283 )

PDF(1416KB) ( 431 )

在设计车道偏离防止系统时,为充分利用差动制动控制和主动转向控制,同时兼顾车辆行驶的安全性与驾驶员驾驶自由,提出了一种双级预警的利用主动转向与差动制动协调控制的车道偏离防止策略。当车辆危险程度较低时仅采用差动制动控制,保证驾驶员对转向盘的控制;当车辆危险程度较高时,采用预测控制实现主动转向与差动制动系统的协调控制,使车辆能快速地回到车道中心线。选取跨道时间来设计车辆偏离预警算法,并根据车辆转向系统的响应分别设定预警阈值。为保证车辆的稳定性,采用模型预测控制算法添加合理的约束,设计差动制动控制和主动转向与差动制动协调控制器。仿真与硬件在环试验结果表明,所设计的基于主动转向与差动制动协调的车道偏离防止控制策略在保证车辆行驶安全性的前提下给予了驾驶员充分的驾驶自由。

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动力电池SOC估计的一种新型鲁棒UKF算法^*

谈发明, 赵俊杰, 王琪

2019 (8): 944-952. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.013

摘要 ( 262 )

PDF(1612KB) ( 466 )

针对动力电池SOC估计过程中,电压观测数据容易出现野值干扰的问题,提出了改进UKF算法,将观测噪声模型修正为归一化受污染正态分布模型,利用贝叶斯定理计算野值出现的后验概率,以此作为加权系数自适应地调整滤波增益和状态协方差。该方法能有效克服野值干扰问题。但在SOC初值设定存在误差情况下,该方法会将电压观测数据中的正常值误视为野值,而仅以很小的滤波增益控制量进行调整,导致算法收敛慢甚至引起发散。因此,在算法初始阶段又引入了基于强跟踪原理的次优渐消因子对目标进行快速跟踪,弥补上述单纯抗野值方法的不足。试验验证结果表明,改进UKF算法鲁棒性强,具有很好的跟踪速度和精度,为动力电池SOC估计过程中抗野值干扰提供了一种新的方法。

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基于模糊神经网络的智能汽车轨迹跟踪研究^*

张炳力, 李子龙, 沈干, 方涛, 曹聪聪, 郑平平

2019 (8): 953-959. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.014

摘要 ( 397 )

PDF(3202KB) ( 620 )

在研究传统动力学模型和预瞄模型的基础上,基于神经网络和模糊控制的理论,设计了一种轨迹跟踪控制器。利用神经网络的自学习和自调整特性,并结合模糊控制,分别设计神经网络对自车车速进行预测,并将其输出和侧向偏差等参数作为模糊神经网络的输入,控制转向盘转角。最后基于CarSim和Matlab/Simulink软件进行联合仿真,并进行实车试验,验证了所设计控制器的有效性和精确性。

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基于遗传优化与深度学习的交通信号灯检测^*

熊辉, 郭宇昂, 陈超义, 许庆, 李克强

2019 (8): 960-966. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.015

摘要 ( 572 )

PDF(2808KB) ( 857 )

交通信号灯检测是先进驾驶辅助系统的关键技术之一,也是无人驾驶车辆车载环境感知的重要研究方向。本文中针对通用物体检测算法不适合信号灯这类小物体的检测和缺乏实时滑动窗口检测算法的问题,提出了一种交通信号灯检测方法,包括基于遗传优化的交通信号灯候选区域生成方法,和基于深度神经网络的信号灯定位与分类方法。其中,作为本文中研究重点的候选区域生成方法又分3部分:信号灯共用特征区域提取、基于重要性采样的信号灯候选区域参数采样和基于遗传算法的信号灯候选区域参数优化。与现有的信号灯检测方法相比,本文中所提出的方法可对横竖排的红色、绿色和圆形、箭头形信号灯进行有效检测和分类。在公开的交通信号灯数据库的对比实验表明,该方法对交通信号灯的召回率高,且能有效区分不同类别的信号灯。

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基于障碍物衍生状态格的智能车避障轨迹规划^*

胡延平, 田博, 陈无畏, 张锐陈

2019 (8): 967-974. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.016

摘要 ( 257 )

PDF(3295KB) ( 462 )

对智能汽车避障过程进行研究,提出衍生状态格的概念,并在此基础上确定避障轨迹规划算法。该算法结合避障车辆和障碍物的运动状态和位置信息,将复杂道路环境中期望避障轨迹的求取问题转换为避障车辆和状态格之间的轨迹规划问题。由相关算法生成的避障轨迹能针对性地考虑障碍物的状态并适用于多障碍物环境,提出状态格成本的概念,再采用Dijkstra搜索算法在多条可行避障轨迹中进行寻优。仿真结果表明,汽车在障碍规避过程中横摆角速度和侧向加速度值均符合稳定性要求,验证了该算法的可行性。最后通过CarSim/LabView硬件在环试验对该方法进行了进一步的验证,所得结论与仿真结果基本一致。

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基于磁流变和电涡流效应的汽车新型缓速器的设计与试验^*

郑祥盘, 王程

2019 (8): 975-981. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.08.017

摘要 ( 239 )

PDF(2730KB) ( 483 )

随着汽车向重大型化发展,制动安全问题日益突出。加装辅助制动装置是实现重大型车辆安全制动的重要途径之一。磁流变制动器具有制动力矩稳定、噪声小和体积质量小等特点,能有效弥补传统辅助制动装置低速性能差等不足。本文中提出利用磁流变效应与电涡流效应进行联合缓速制动的新思路,分析新型磁流变缓速器的工作原理,设计并研制双盘式对称结构的新型缓速器,建立其制动力矩数学模型并从理论上分析不同参数对制动性能的影响。根据重大型汽车大功率制动的工作特点,搭建制动性能测试平台,进行制动力矩特性试验。理论分析与试验结果表明:新型磁流变缓速器具有低速制动性能稳定、高速制动力矩大的特点,其制动力矩特性满足重大型汽车制动要求。

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