摘要：为实现汽车防抱死制动系统(ABS)的实时故障诊断、确定关键故障源的精确位置,本文中引入基于模型的结构分析法(SA)故障诊断理论,并开展ABS的故障诊断与识别(FDI)系统设计和校验。首先结合ABS的数学模型和系统关键故障,建立了初始系统故障模型,并利用SA对其进行故障可检测性和可隔离性分析,为提高ABS的故障诊断能力,研究最优的传感器配置方案;接着通过结构最小型超定方程集(MSO sets),设计系统的残差,进而建立ABS故障诊断和识别系统。最后在MATLAB/Simulink中搭建FDI系统的仿真模型,并对预设的故障进行诊断和识别。结果表明:该FDI系统能检测与定位所有的4个关键故障,其结果与SA理论分析一致,验证了其可行性。

摘要：液力变矩器是将发动机动力传递给变速器的重要部件,为全面监控其工作状态并保障其可靠运行,运用基于结构分析法(SA)的故障诊断理论,设计液力变矩器的故障诊断与识别(FDI)系统,实现对所有关键故障的检测和定位。基于对液力变矩器系统的关键故障的分析,建立了系统的故障模型;再通过SA中的Dulmage-Mendelsohn分解和故障可隔离性矩阵,进行故障的可检测性和可隔离性分析。结果表明,所有5个关键故障均可检测,且可隔离;通过求解系统的最小型超定方程集(MSO sets),并基于解析冗余关系式理论,完成了FDI系统的设计。在MATLAB中建立FDI系统的仿真模型并进行仿真。结果表明:该FDI系统能检测和隔离出预先设置的所有故障,与SA的理论分析结果一致。

摘要：为最大化系统的故障诊断能力,快速实现故障诊断系统设计,应用了基于结构分析法(SA)的故障诊断理论,其主要步骤为:利用失效模式与影响分析(FMEA)获得系统的关键故障,建立其故障模型;通过DM分解和FIM分析,进行系统的故障可检测性和故障可隔离性评估;结合最小型超定方程集(MSO sets),并基于解析冗余关系(ARR)和观测器的参数评估方法,实现系统的残差设计。最后以一款AMT换挡执行器为例,利用SA方法对其进行故障诊断能力分析和FDI系统设计,并在MATLAB/Simulink中对FDI系统进行仿真,验证其有效性。

摘要：为实现电动助力转向系统(EPS)的状态监测和关键故障诊断,本文中引入基于模型的结构分析法(SA)故障诊断理论,结合EPS数学模型和系统关键故障,建立系统故障数学模型;利用SA方法中的系统结构表征、DM分解和故障隔离矩阵分析其故障的可检测和可隔离性,获得EPS故障诊断系统最优传感器配置,并得到5组结构最小型超定方程集(MSO sets);设计5组MSO残差,并搭建MATLAB/Simulink故障诊断系统模型,检验5组残差的信号特征和故障状态,验证EPS故障诊断设计系统的有效性,为后续的试验验证奠定基础。

摘要：针对大多数换道控制研究中存在的换道环境不同致使换道安全性难以保证的问题,提出一种基于车辆行驶安全边界的换道控制方法。首先,根据自车与周围关联车辆之间的换道空间和碰撞时距,设计换道状态决策方法。其次,基于车-路位置关系和车辆安全矩形区域建立车辆位置安全边界;同时基于换道行驶稳定性限制和不同换道状态下的横摆角速度要求,建立与换道状态相对应的车辆运动状态安全边界。将车辆位置安全边界和车辆行驶安全边界作为车辆换道行驶状态参数的约束,以目标车道中心线为参考轨迹,设计模型预测控制器决定车辆换道的期望前轮转角。最后,进行自动换道仿真,并基于Carsim/Labview的硬件在环试验台上进行硬件在环试验,仿真和试验结果表明,提出的换道控制方法可以充分地利用换道空间,能使车辆更好地应对不同换道环境,提高了车辆换道的安全性和舒适性。

摘要：通过分析高速工况下交通事故的主要类型及驾驶员的3种基本驾驶行为,可知该工况下转向系统既有离散状态又有连续状态的特性,进而提出基于混杂系统理论的智能车辆转向系统多模式切换控制策略,并利用跨道时间和安全距离作为切换规律.以线控转向系统为执行机构,分别设计阻尼模式、保持模式和换道模式控制器.其中保持模式引入了一种控制预瞄点处侧向偏差的一阶导数和二阶导数的方法,不但有效地防止了超调,而且减少了车辆回到车道中心线的时间;换道模式利用模型预测控制算法,加入多个约束,提高了车辆换道过程的稳定性.从混杂系统稳定性的角度出发,设计了简单有效的稳定性监督器,防止车辆失稳.最后,在Car Sim/Simulink联合仿真平台及Car Sim/Lab VIEW硬件在环测试平台上验证了本方法的有效性和切换过程的稳定性.

摘要：在大多数智能车辆横向控制研究中,存在未考虑驾驶员误操作的影响这一不足。以人机共驾控制问题为研究对象,将驾驶员操纵转矩和车辆状态作为控制器输入。首先,建立转向系统和车辆二自由度模型,在车辆局部坐标系中,根据预瞄点曲率信息实现虚拟路径的规划,基于车辆状态和目标车道设计上层期望横摆角速度控制器。其次,将侧向风和驾驶员误操作作为干扰输入,以车辆状态中的横摆角速度、转向盘转角、转矩传感器测量值和期望横摆角速度作为控制器反馈变量,考虑车辆参数摄动及传感器测量噪声等影响,设计下层μ综合控制器,使车辆跟踪期望横摆角速度和期望的横向位移,确保车辆能稳定地跟踪目标路径。最后,进行自动换道和车道保持仿真,并基于Carsim/Labview的硬件在环试验台上进行硬件在环试验,仿真和试验结果均表明,提出的横向控制方法能辅助驾驶员更好的跟踪目标车道,且对侧向风和驾驶员误操作均有很好的干扰抑制性能。

摘要：线控转向取消转向盘与转向车轮之间的机械连接,车辆转向阻力矩无法直接反馈给驾驶员。在分析传统车辆路感产生原理的基础之上,利用电流传感器测得的转向电机电流来等效路面负载,实现对线控转向系统路感的自行设计。通过建立线控转向系统模型并利用回正力矩信息,考虑车辆自回正力矩在低附着路面上会显著降低的特点,提出一种新的回正控制策略,该策略运用扩展卡尔曼滤波算法,对路面附着系数进行估计,并根据不同的路面附着系数来设计不同的回正电流,以使得所设计的线控转向系统在各种路面上都具有较好的回正性能。最后,对所提出的方法进行仿真和硬件在环试验分析,其结果表明,所设计的路感能够很好地满足驾驶员的操纵需求,并且所设计的回正控制策略在低附着系数路面上能够明显改善驾驶员对路感的感知。

摘要：为保障驾驶安全,车道偏离辅助系统成为一大研究热点。针对车道偏离辅助系统中的决策问题,提出采用可拓决策方法:以跨道时间和距车道中心线距离作特征量建立二维可拓集合,设计动态边界划分可拓域,不同域中分别采用自由驾驶模式、辅助驾驶模式和线控主动转向模式;求解出关联函数,确定可拓域中辅助驾驶模式人和车的控制权重。针对车道偏离辅助系统的横向运动控制问题,采用人工势场法设计转角控制器:建立了跨道时间模型,以跨道时间为变量设计势场函数,以得到的势场力代入参考车辆模型,用PID控制跟踪理想转向盘转角。针对不同域表征的车道偏离状态,实现自由驾驶模式、辅助驾驶模式和线控主动转向模式之间的切换。利用Carsim/Simulink联合仿真和硬件在环试验台验证了该方法的有效性。

摘要：分布式驱动电动汽车可以实现四轮转矩分配和差动转向,提升整车的动力学控制性能和经济性,但是四轮转矩独立可控的特点也对功能安全提出挑战。当前轮单侧电机出现执行器故障失效情况时,不仅会产生附加横摆力矩降低车辆安全性,差动转向功能的存在还会使车辆严重偏航。基于此,在设计分布式驱动-线控转向一体化底盘的基础上,基于功能安全提出一种分布式驱动电动汽车前轮失效补偿控制策略。首先建立分布式驱动失效动力学模型,分析前轮失效对车辆状态的影响机理,发现单一的驱动转矩截断控制无法满足车辆状态修正需求;其次设计一套备用的线控转向结构,通过变截距滑模控制算法提高切换状态下线控转向系统的转角跟踪性能,并用台架试验验证跟踪的准确性;然后设计自适应失效诊断观测器实时诊断驱动系统的电机故障,在将对应轮进行驱动转矩截断后,通过模型预测控制算法对车轮转矩重新分配实现纵向和侧向的状态跟踪;最后通过仿真和实车试验验证所提失效补偿控制策略的有效性和可用性。研究结果表明:分布式驱动电动汽车前轮单侧电机失效后,备用的线控转向系统能及时矫正前轮转角,所提出的失效补偿控制策略能够快速恢复车辆的稳定性和路径跟踪能力。