Please wait a minute...

当期目录

    2023年, 第45卷, 第5期 刊出日期:2023-05-25 上一期    下一期
    考虑稳定性约束的智能车辆切换控制方法
    张钰,徐明帆,白光宇,董明明,高利,秦也辰
    2023 (5):  709-718.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.001
    摘要 ( 290 )   HTML ( 36 )   PDF(3595KB) ( 392 )  

    强化智能车辆主动避撞能力是提升车辆安全性的关键,紧急工况下主动避撞功能高效、稳定执行是保障智能车辆多目标准确切换的基础。而当前主动避撞方法须进一步提升面对不同方向切入车辆的避撞能力。本文针对上述问题,量化计算碰撞风险,构建目标切换逻辑,设计分层系统控制架构,提出智能车辆切换控制方法。本方法确保车辆在满足稳定性约束的同时,增强车辆主动躲避不同方向切入车辆碰撞的能力,实现不同行驶目标间的稳定切换。多车试验平台验证了该方法的有效性和正确性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    融合预瞄特性的智能电动汽车稳定性模型预测控制研究
    贺伊琳,马建,杨舒凯,郑威,薛启帆
    2023 (5):  719-734.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.002
    摘要 ( 158 )   HTML ( 14 )   PDF(9866KB) ( 230 )  

    提出了一种融合预瞄特性的智能电动汽车稳定性前馈+反馈控制方法。建立车辆预瞄模型,通过汽车在环境感知时的前视行为,引入道路曲率作为车辆动力学特性的影响因素。基于在前视信息指导下的车辆位姿变化,根据道路附着能力和车速指数模型描述期望纵向车速,建立轮胎侧偏刚度补偿的稳定性前馈控制方法。同时,采用模型预测控制(MPC)设计稳定性反馈控制律,根据车辆的预瞄信息自适应调整预测模型参数和预测时间,消除前馈控制误差及路面扰动等不确定性因素带来的影响。研究结果表明,本文提出的控制策略下汽车质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度小,且跟踪精度更高。仿真试验中,相比于无控制、MPC反馈控制与前馈+定参数MPC反馈控制,本文提出的控制策略在双移线工况1下质心侧偏角峰值分别减小了41.3%、28.9%和10.0%,横摆角速度峰值分别减小了18.0%、6.7%和2.0%,双移线工况2下质心侧偏角峰值分别减小了27.2%、8.7%和8.0%,横摆角速度峰值分别减小了16.9%、12.9%和8.6%;相比于MPC反馈控制与前馈+定参数MPC反馈控制,在蛇行工况1下,质心侧偏角峰值分别减小了49.8%与34.8%,横摆角速度峰值分别减小了21.8%与12.7%;在蛇行工况2下,质心侧偏角峰值分别减小了36.6%和18.6%,横摆角速度峰值分别减小了17.7%和12.4%。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于状态反馈和预瞄前馈的智能车半主动悬架控制
    李子先,潘世举,朱愿,何滨兵,徐友春
    2023 (5):  735-745.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.003
    摘要 ( 169 )   HTML ( 8 )   PDF(4235KB) ( 293 )  

    为提高智能车辆的半主动悬架综合控制性能,提出一种基于状态反馈和预瞄前馈的半主动悬架控制方法。首先,以8轮车为研究对象建立11自由度半主动悬架模型,设计LQR状态反馈控制器。然后,为解决状态反馈控制抗路面干扰能力弱和基于固定时序延迟的预瞄反馈控制适用性差的问题,提出一种基于状态反馈和预瞄前馈的控制器:建立车轮运动规划模型和路面预瞄模型,计算出悬架控制系统所需的车轮规划轨迹点序号和控制延迟响应时间;以路面激励和垂向加速度为输入、以前馈阻尼力为输出,设计基于类模糊的预瞄前馈控制器,并与LQR反馈控制器一并构成所提控制器。最后,基于MATLAB/Simulink和Trucksim联合仿真平台,进行匀速转向工况、变速直线工况、变速转向工况和匀速直线工况下的试验验证。结果表明,在垂向加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度均方根值方面,与被动悬架相比,所提控制方法在4种工况下至少降低了23.52%、13.59%、19.35%;与基于固定时序延迟的预瞄反馈控制相比,所提控制方法在前3种工况下至少降低了14.04%、8.09%、13.79%;与基于状态反馈的控制方法相比,所提控制方法在第4种工况下降低了13.20%、4.96%、4.12%。所提悬架控制方法能够在多种工况下有效改善车辆的平顺性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    面向时间敏感网络的车载以太网网络架构多目标优化
    邹渊,孙文景,张旭东,温雅,曹万科,张兆龙
    2023 (5):  746-758.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.ep.007
    摘要 ( 123 )   HTML ( 11 )   PDF(4058KB) ( 191 )  

    车载电子电气架构的网络架构深刻影响智能网联车辆的通信安全性和确定性。针对面向时间敏感网络(TSN)的区域-功能域电子电气架构,本文首次建立了以端口数均匀、负载均衡和信息流端到端延时最低为优化目标的网络架构多目标优化框架。通过求解TSN流量调度问题获得信息流延时,将流量调度抽象为周期性车间作业调度问题(JSP),提出适用于流量调度的多种群遗传算法(MPGA),相比于传统遗传算法求解效果提高16%。为了快速求解多目标优化问题,设计了改进的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II),通过引入迭代因子和拥挤因子对算法进行自适应交叉变异概率改进,优化效率提高了25%。仿真验证了多目标优化框架的有效性并为面向TSN的车载以太网网络架构优化提供了一种设计思路。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于多层时空融合网络的驾驶人注意力预测
    金立生,纪丙东,郭柏苍
    2023 (5):  759-767.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.005
    摘要 ( 123 )   HTML ( 11 )   PDF(3404KB) ( 194 )  

    类人驾驶是提升汽车智能化程度的重要途径之一,识别和定位驾驶人的感兴趣目标和区域,进而快速、精确地感知驾驶场景中潜在风险或提供决策所需关键信息,能够有效增强智能汽车的功能可理解性和鲁棒性。本文基于层次化编码器-解码器架构设计轻量化多层时空融合网络,建立轻量化驾驶人注意力预测模型。首先,以MobileNetV2作为编码器的骨干网络,提取当前帧4个尺度上的多层次空间特征,将其存入记忆模块并与在历史帧上提取的多层次特征在时间维度叠加,得到连续帧间的时空特征后传输至解码器。其次,基于层次化解码结构设计解码器,采用逆瓶颈3D卷积模块设计时空融合层,融合每个独立分支上的时空特征。最后,融合4个独立分支上捕获不同尺度信息的预测结果,获得驾驶人注意力预测值作为模型预测输出结果。结果表明:本文提出的驾驶人注意力预测模型,通过在多个特征尺度上的编码与解码,能够有效利用动态场景当前帧和历史帧间的时间、空间、尺度信息;在DADA-2000和TDV数据集上的测试实验表明,在多个指标上优于当前同类优秀模型;模型尺寸为19 MB,单帧运算速度为0.02 s,实现了优秀的模型轻量化与实时性效果。综上所述,本研究解决了当前复杂交通环境下的动态驾驶场景驾驶人注意力预测模型体积庞大、实时性较差的问题,对智能汽车类人感知、决策等研究有一定的理论支持和应用价值。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    无信控交叉口环境下考虑驾驶员误差的集中式轨迹规划
    钱立军,陈晨,陈健
    2023 (5):  768-776.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.006
    摘要 ( 85 )   HTML ( 3 )   PDF(3171KB) ( 135 )  

    针对混合交通中人类驾驶汽车引起的碰撞隐患,提出一种考虑驾驶员误差的无信控交叉口集中式轨迹规划方法。首先,以最优控制框架设计了多车协同轨迹规划方法,以运动时间、燃油经济性和行车延误建立复合优化目标。其次,通过实车试验采集不同驾驶员的操作数据集,建立加速度误差的马尔科夫链误差转移概率矩阵。最后,基于车辆碰撞估计结果对可能发生事故情况进行重规划计算,并在不同自动驾驶市场渗透率工况下进行仿真验证。仿真结果表明,碰撞发生率和平均重规划次数与渗透率负相关。采用重规划方法后交叉口内的规划成功率可达90%以上,且燃油经济性等交通指标得到改善。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    支持抗光照目标检测的改进YOLO算法
    姚宇捷,彭育辉,陈泽辉,何维堃,吴庆,黄炜,陈文强
    2023 (5):  777-785.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.007
    摘要 ( 115 )   HTML ( 9 )   PDF(4170KB) ( 152 )  

    针对现有的深度学习目标检测算法中存在的复杂光照场景下检测精度不高、实时性差等问题,提出了一种基于YOLO算法的抗光照目标检测网络模型YOLO-RLG。首先,将输入模型的RGB数据转换为HSV数据,从HSV数据分离出抗光照能力强的S通道,并与RGB数据合并生成RGBS数据,使输入数据具备抗光照能力;其次,将YOLOV4的主干网络替换成Ghostnet网络,并对其在普通卷积与廉价卷积的模型分配比例上进行调整,在保证检测精度的同时提高检测速度;最后,用EIoU替换CIoU改进模型的损失函数,提高了目标检测精度和算法鲁棒性。基于KITTI与VOC数据集的实验结果表明,与原网络模型比较,FPS提高了22.54与17.84 f/s,模型降低了210.3 M,精确度(AP)提升了0.83%与1.31%,且算法的抗光照能力得到显著增强。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    交通图像大气加雾模型设计与评价
    黄鹤,李战一,杨澜,王会峰,高涛,陈婷
    2023 (5):  786-795.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.008
    摘要 ( 78 )   HTML ( 6 )   PDF(9984KB) ( 93 )  

    针对数字孪生过程中,交通雾霾图像的采集受天气限制,数据库获取困难导致样本不足等问题,提出了一种新的大气加雾模型,并用于扩展不同浓度的交通雾霾图像数据库。首先,结合暗特征原理,求解大气光值,并提出了一种基于区域方差的大气光补偿方法来获取大气光估计;其次,利用颜色衰减先验估计场景深度,求解初始透射率;然后构建了图像大气加雾模型,将计算的大气光估计与大气加雾透射率代入模型,并利用雾霾系数调整加雾浓度;最后设计了多组交通视频加雾实验并进行评价。实验结果表明,提出的算法能随着预置雾霾系数增大,使得图像主观上明显趋于模糊,客观指标随之逐步发生变化,图像降质规律与真实的含雾场景基本一致,可用于扩充雾霾数据集,具有很好的有效性和实用性。利用不同去雾算法评价对比加雾图像可知,复原图像效果与针对实际图像的去雾效果基本无异,进一步反向验证了加雾模型的有效性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于改进门控上下文聚合网络的雾天实时行人检测方法
    吴桐,王宇宁,关艺搏,田韶鹏
    2023 (5):  796-806.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.009
    摘要 ( 85 )   HTML ( 3 )   PDF(4654KB) ( 115 )  

    针对自动驾驶车辆在雾天情况下易将行人误检和漏检的问题,提出一种基于改进GCANet除雾网络和CenterNet检测网络相结合、有效进行雾天行人识别的联合检测方法。该方法在GCANet中引入结合底层细节和全局结构的复合损失函数,优化除雾图的结构细节及图像质量;并将改进的GCANet除雾算法应用于检测算法的训练图像预处理中,最后送入CenterNet网络训练。试验结果显示,本文提出的方法在合成雾天数据集Foggy Citypersons上的平均对数漏检率MR-2值达到9.65,在真实雾天数据集RTTS上的平均精度AP50值达到86.11,降低了雾天场景下行人的漏检和误检情况,有效提升了检测网络在雾天条件下的泛化能力。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于整车平台的动力电池平台化研究
    廉玉波,吴恺,曾董,李松,王溥希
    2023 (5):  807-813.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.010
    摘要 ( 185 )   HTML ( 12 )   PDF(1439KB) ( 277 )  

    整车以及对应系统的平台化开发是新能源汽车行业的共识和重要的技术趋势,有利于统筹各项目的开发,提升系统共用性,节约成本。基于整车平台的电池系统平台化开发需要明确整车与电池的相关变量,主要包括整车空间、整备质量、续航、电耗、动力性,以及电池尺寸、质量、电量、功率性能。本文以某混动平台的电池系统开发为例,通过各变量的分布与边界条件求解出包含2~3款电芯的平台化方案,通过每款电芯串联节数和电池包Y向尺寸的带宽设计来兼容16款平台车型,为后续产业界各平台的电池方案开发提供了基础的策略参考。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于数据驱动的电动汽车电池安全风险预测
    胡杰,余海,杨博闻,程雅钰
    2023 (5):  814-824.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.011
    摘要 ( 143 )   HTML ( 6 )   PDF(4065KB) ( 231 )  

    为了对电池安全风险进行准确预测,本文提出基于一种车-天气-驾驶员的多指标电池安全风险预测方法。首先提取车内外多维度信息即运用数据挖掘提取了天气状况、汽车行驶工况和驾驶风格等多指标特征,以模拟实际的电池应用场景;然后通过随机森林和SHAP组合模型的方式对特征进行筛选,从而提高了模型的泛化性和鲁棒性;最后将电池安全风险预测问题解耦为机器学习预测和时间序列预测问题,分别选择XGBoost和随机森林模型进行预测,并在此基础上建立新的Stacking集成模型对电池安全风险进行预测。最终模型的预测效果和数据实验的结果表明,该方案对电动汽车电池安全风险能做出较为准确的预测,可以为安全化、智能化的电池管理系统提供辅助决策信息。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    融合经验老化模型和机理模型的电动汽车锂离子电池寿命预测方法研究
    梁海强,何洪文,代康伟,庞博,王鹏
    2023 (5):  825-835.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.012
    摘要 ( 122 )   HTML ( 8 )   PDF(3856KB) ( 227 )  

    为提升实际应用中锂离子动力电池寿命预测精度,本文中提出一种融合经验老化模型和电池机理模型的电池寿命预测方法。该方法以基于经验老化模型SOH预测值作为卡尔曼算法的先验估计,以基于机理模型估计电池未来容量衰减量进而预测得到的SOH作为卡尔曼算法的后验修正,从而实现对锂离子电池寿命的准确预测。基于电芯试验数据的动力电池寿命预测算法验证结果表明,锂离子动力电池剩余寿命预测误差≤5.83%、基于实车数据的锂离子动力电池的剩余寿命预测误差≤8.12%,取得了良好的预测效果,丰富了锂离子动力电池寿命预测的方法。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    多次喷射下压力波动对喷嘴内流及近场喷雾影响试验研究
    魏云鹏,范立云,张瀚文,礼博,顾远琪,冷先银
    2023 (5):  836-844.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.013
    摘要 ( 50 )   HTML ( 4 )   PDF(5737KB) ( 132 )  

    为研究多频压力波动与喷嘴内流的因果关系以及对近场喷雾的影响机理,采用高速显微成像技术,开展了不同共轨压力下多次喷射过程真实尺寸锥形孔喷嘴可视化试验研究。同时通过高压传感器测量,得到喷嘴入口压力波动数据。研究结果表明:主喷过程喷雾锥角呈靴型趋势,由发展期、转化期、稳定期和衰减期组成,其整体趋势受喷射压力的影响,过程中存在空化形式的转变。预喷和后喷等小油量喷射过程中,存在针阀升程波动导致的不一致性。喷嘴处压力降与循环喷油量水平呈正相关,空化形式的转变影响了压力波动频率和传播速度。其中几何诱导空化形成时,压力呈低频波动,而线空化形成时,产生高频压力波动趋势。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    考虑参数不确定性的驱动电机振动特性分析
    吕辉,姜帅,魏政君,曹懿莎
    2023 (5):  845-853.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.014
    摘要 ( 132 )   HTML ( 6 )   PDF(1469KB) ( 185 )  

    针对电动车驱动电机中参数存在不确定性的复杂情形,提出了一种考虑参数混合不确定性的驱动电机振动特性分析方法。首先基于神经网络代理模型建立驱动电机的径向电磁力、转矩波动和齿槽转矩的响应模型;然后,采用混合不确定模型描述驱动电机的不确定参数,将信息充足的参数描述为随机变量而信息匮乏的参数描述为区间变量;接着,结合泰勒级数展开和中心差分法,推导了一种求解驱动电机振动特性混合不确定响应的泰勒级数展开-中心差分法(Taylor series expansion-central difference method, TSE-CDM);最后,为验证TSE-CDM的有效性,给出了一种蒙特卡洛法作为参考方法。对某驱动电机振动特性的算例分析表明:基于2D有限元模型和神经网络模型计算驱动电机振动特性,具有较高的计算精度和效率;TSE-CDM能够有效地求解驱动电机振动特性的混合不确定响应。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    爆裂轮胎精确建模及其动态特性仿真方法研究
    贾雪峰,冯启章,刘献栋,单颖春
    2023 (5):  854-864.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.015
    摘要 ( 77 )   HTML ( 6 )   PDF(3694KB) ( 119 )  

    汽车行驶中轮胎突然爆裂是极其危险的行驶工况,但轮胎爆裂过程的准确测试分析难度很大,而其现有仿真方法因需大幅简化使得难以描述轮胎爆裂过程的瞬态特性。针对此问题,本文中提出分别模拟胎内、外空气,且考虑轮胎各种材料失效特性、胎内空气与轮胎车轮总成流-固耦合的汽车轮胎爆裂过程仿真分析方法,实现轮胎滚动中爆胎过程的瞬态动力学特性仿真;并通过对比仿真和理论计算结果,验证仿真模型的正确性;同时,通过计算还获得爆裂轮胎内部空气泄漏规律和路面对轮胎径向力的变化特性,以及轮胎速度、胎压与裂口尺寸对爆胎过程持续时间和轮胎力学特性的影响机理。本文工作聚焦于仿真方法研究,对掌握爆裂轮胎瞬态特性、研究爆胎后整车动力学控制策略具有意义。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于辊冲一体式纵梁的轻量化拖挂式房车底盘
    靳春宁,高妍,高世哲,邹天下,刘洋,张智恒
    2023 (5):  865-872.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.016
    摘要 ( 117 )   HTML ( 9 )   PDF(3387KB) ( 114 )  

    本文将辊冲成型工艺引入拖挂式房车底盘设计和制造。对标某典型拖挂式房车底盘,通过对高强度材料的连续成型,构造一体化的底盘纵梁,并做相应的结构改进,对比分析了两种底盘在满载弯曲和满载制动工况下的受力情况。结果表明:由于辊冲工艺可以实现变截面超长零件的加工和一次冲孔,这一优势带来的材料改进、结构改进和主要构件数量的减少,使底盘纵梁加工在实现轻量化的同时显著提升了生产效率和装配效率。此外,基于高强度板材的变截面纵梁,大大提升了结构的可设计性,进而使承载性能的显著提高成为可能。与某款额定载质量为1.4 t的对标底盘相比,结构优化后的底盘可以承受2.4 t的载荷,且此时两者的变形量相似。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于复杂边界的牵引车车架疲劳研究
    张宗阳,谢双双,王凯,张玉鹏,邴涛,孙士涛
    2023 (5):  873-879.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.017
    摘要 ( 77 )   HTML ( 4 )   PDF(3725KB) ( 135 )  

    为提高车架疲劳寿命计算精度和在设计阶段对车架寿命进行准确预测,须考虑主结构外连点处动载荷对车架疲劳的影响及耦合作用,故本文中提出基于复杂边界的车架疲劳研究方法。通过试验场整车载荷谱采集,得到其全循环损伤值,基于损伤等效原理获得多种路面组合损伤值,与全循环损伤值等效精度为99.5%。构建主结构外连点的有限元车架模型,输出复杂边界的单位应力场;基于载荷谱、台架数据建立含有鞍座、拖车系统的高精度整车动力学模型,获取外连点处动载荷;由疲劳损伤理论计算车架疲劳,疲劳分析结果由试验场路试验证,结果表明基于复杂边界的车架模型仿真精度高,结合局部优化、模型重构使车架寿命满足要求。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    某SUV镂空尾翼气动噪声特性的研究
    秦玲,杜小锦,冯锦阳,黄顺巧,段孟华,王庆洋
    2023 (5):  880-887.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.018
    摘要 ( 100 )   HTML ( 5 )   PDF(4216KB) ( 129 )  

    在某SUV开发过程中,为了更好地体现运动感,外造型上设计了带镂空的尾翼,然而,镂空尾翼带来了新的气动噪声源,使得车内噪声性能严重恶化。本文通过对风洞测试结果与数值模拟流场的分析,明确了镂空尾翼的声源产生原因:一是气流在镂空通道加速并冲击后风挡产生;二是气流在尾翼尾部区域分离、耦合形成的高湍流强度涡漩辐射产生。基于此,明确了优化方向:减少镂空处的气体流量;降低尾翼下方气流速度;改变尾翼下方气流流动方向。制定了具体的优化方案,并通过了风洞试验验证。结果表明优化方案对提高车内语音清晰度和降低车内声压级都有显著效果,车内声压级降低至少2 dB(A),语音清晰度分别提高0.7%、1.5%、1.7%。通过本文研究内容,可以为尾翼造型设计及优化提供重要依据。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    汽车座椅发泡材料乘坐压力评估模型的构建
    李兵,上官文斌,黄旭盛,葛飞,李啟定,朱新涛
    2023 (5):  888-895.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.05.019
    摘要 ( 86 )   HTML ( 11 )   PDF(6714KB) ( 98 )  

    座椅发泡材料的特性是影响座椅舒适性的主要因素之一。本文利用拉压试验机对座椅发泡材料进行乘坐压力测量,设计乘坐压力与发泡密度、硬度和回弹率的单因素实验,实验分析了乘坐压力与物理参数的相关性和显著性。在40组实验数据的基础上,通过HyperStudy多学科优化软件,利用最小二乘回归法进行拟合得到了座椅发泡材料乘坐压力评估模型。利用此模型计算出乘坐压力的大小,从而在产品的设计阶段评估座椅舒适性的程度。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标