In the paper, a novel framework for the control system of lateral obstacle avoidance (LOA), which is based on dynamic early warning for intelligent vehicles shared-driven by people and vehicles (IVSDPVs), is presented to perform LOA in dynamic conditions (e.g. the speed of obstacle vehicles changes). Firstly, to achieve the accurate warning of IVSDPVs and adjust that with dynamic intervention of the driver in dynamic conditions, a multi-level early warning algorithm based on fusion and complementarity of the critical safe distance and reciprocal of collision time is proposed. Moreover, the critical safe distance is obtained using a combination of longitudinal with lateral directions. Secondly, if the driver does not respond until the “Critical” level warning, the IVSDPVs is automatically taken over by the control strategy to conduct active LOA control. Thirdly, to overcome the parameters perturbation, that is, mass, cornering stiffness, and signal disturb, the robust control strategy is presented to achieve accurate trajectory tracking of LOA. Finally, the effectiveness of the proposed control strategy is evaluated by testing on the Simulink/Trucksim platform to demonstrate the controller’s capability in obtaining accurate early warning and achieving LOA across various working conditions.

为解决高速公路环境下的车辆自动变道问题,采用Frenet坐标系下的五次多项式算法对不同工况设计规划轨迹,实现自动变道辅助.首先根据自车状态与周围车辆状态预计变道所需直线距离,并在一定范围内进行多次五次多项式轨迹规划,得到备选轨迹集.以加速度最小为优化目标,对备选轨迹集中的所有轨迹进行评价,得到最佳换道轨迹.使用CarSim进行车辆和道路建模,在Matlab/Simulink中进行轨迹规划,并使用动力学模型的模型预测控制进行轨迹跟踪,验证了换道辅助系统的有效性.

文中考虑到碳纤维增强复合材料轻质高强的特点,利用灰色关联分析方法对碳纤维增强复合材料自行车车架开展铺层优化设计.通过材料力学性能试验获得碳纤维增强复合材料力学性能参数,并建立碳纤维增强复合材料自行车车架有限元模型,结合正交试验设计与灰色关联分析法,综合考虑自行车车架的质量、模态频率、强度和刚度等性能指标,对碳纤维增强复合材料自行车车架进行铺层厚度和角度优化设计.优化后,与原钢质自行车车架相比,在满足性能要求的前提下,CFRP自行车车架减重78.85％,取得了较好的轻量化效果.

为研究强降雨环境下的汽车空气动力学特性问题,本文以标准MIRA阶梯背汽车模型为研究对象,建立汽车外流场空气动力学数值计算模型.同时,利用ANSYS Fluent软件,研究在不同降雨强度、不同偏航角对车身气动力、速度特性、压力特性的影响,并追踪了离散相雨滴的运动轨迹及其与车身的接触,分析了车身表面附近区域雨滴质量浓度分布和变化.研究结果表明,在无降雨环境下,随着车速的增加,车身表面正压区和负压区覆盖范围均明显增大,部分雨滴在车身表面发生明显的反弹现象,车速对气动阻力影响较大,而对气动阻力系数没有实质性影响;相同车速条件下,降雨强度越大,气动阻力(系数)增幅越大,并且与降雨强度近似呈线性关系;在一定降雨强度下,随着偏航角的增大,整车气动阻力(系数)和气动侧力(系数)相比无雨时增大,左侧面表面压力逐渐增大,汽车后侧窗边缘区域压力减小,车顶高流速区域覆盖范围增大,并向车身右侧延伸,车身右侧低流速区域覆盖范围变大;降雨使得汽车左侧迎侧风区域的表面压力增大,尾箱盖区域的压力分布发生改变,验证了该模型的准确性.该研究为强降雨环境下汽车气动研究和应用提供了参考.

针对传统比例积分(proportion integration,PI)永磁同步电机矢量控制存在的转速跟踪性差和鲁棒性不足等问题,本文提出一种基于模糊PI的矢量控制方法.建立了SPMSM数学模型,对转速环控制器进行设计,为便于转速环PI调节器的参数整定,给出SPMSM的运动方程,采用模糊控制调节PI参数,使系统在受到干扰和参数变化时,可以在线自整定PI参数,增强系统的稳定性和鲁棒性.同时,采用id=0的控制方法,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型,将传统PI调节器系统和模糊PI调节器系统结果进行对比分析.仿真结果表明,模糊PI控制相对于传统PI控制有较强的鲁棒性、稳定性和较快的动态响应;传统PI控制的定子三相电流,在启动阶段有接近30 A的电流峰值,d-q轴电流缺少较好的动态响应性能,而采用模糊PI控制系统的定子电流,在启动阶段峰值仅为传统PI控制的一半,较小的峰值可以在实际工程应用中能更好的保护电路,且d-q轴电流的响应速度和准确性明显强于单独的PI控制,说明模糊PI控制系统比传统的PI控制系统具有更好的动态响应和鲁棒性.该研究将智能控制算法引入传统的电机控制当中,具有较好的发展前景.

为深入研究驾驶员驾驶行为特性,减少驾驶辅助系统与驾驶员的控制冲突,本文基于条件随机场(conditional random field,CRF)算法,搭建了驾驶员驾驶行为识别模型.利用NI Phar Lap ETS实时操作系统,搭建车道保持辅助控制试验平台,在试验平台上进行相关参数的实时采集,并根据采集到的数据特性,提出一种根据横向位移对驾驶行为数据进行分段的方法,将采集到的数据样本划分为左换道、右换道以及车道保持阶段.同时,对实时获取的参数进行显著性分析,将与横向运动密切相关的五种参数作为观测参数,对驾驶行为进行识别.研究结果表明,车道保持、左换道以及右换道行为的识别率分别达94.2％,93％和84.4％.该研究对于提高车道保持辅助系统的辅助效果以及减少误警率具有明显的促进作用.

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计.首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能.在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案.结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82％.

3D建模软件已广泛应用于机械设计中,但在教学实践中普遍存在学生上完三维建模课,依然不会进行三维机械制图的问题.为了让学生熟练掌握3D建模技术,做到课上能理解,课下会应用,达到在实践中具体应用的教学目标,采取课堂讲解和翻转课堂相结合的教学方式.课堂讲授建模操作过程以及每个基础操作的功能;翻转课堂让学生针对具体的案例进行建模思路分析,部件建模,上台讲述.教学实践显示,综合的教学方法能让学生更好地掌握3D建模技术.

针对轿车驶过积水路面时存在的车身污染问题,本文建立了轿车空气动力学仿真模型,利用ANSYS分析了车轮溅水对车身表面的水相污染过程,探讨了不同车速下车身污染的规律,并采取几种改进措施,探索降低车身水相污染的有效方法.研究结果表明,车身侧部水相随着时间逐步向车身后部发展,水相厚度逐渐增加,覆盖范围逐渐增大,最终趋于稳定.车轮、轮腔和车轮后部区域的水相厚度较大;车身底部水相覆盖区域随着时间逐步向车身后部延伸,水相厚度随着时间逐渐增大,污染较严重区域集中在车底两侧,底盘尾部区域受水相污染较为严重;随着车速增加,车身侧部和底盘两侧区域的水相覆盖面积和水相厚度逐渐增大;4种改进模型的方法对车身侧部污染均有一定程度的改善,侧裙对前轮后部区域的污染控制效果最好,阻风板和挡泥板大大改善了后轮区域的水相污染.该研究为轿车表面清洁性问题提供了参考.

为了提高高级驾驶辅助系统的安全性和可靠性,本文提出了一种基于条件随机场的驾驶意图识别模型.在模拟驾驶器中,通过采集到的偏航角和车辆质心到车道中心线的距离,计算出车辆前轮压线点的时刻,从而确定车道保持意图、左换道意图和右换道意图3种意图时窗,并对识别结果进行对比.记录了12名受试者的驾驶样本共200组,通过对比样本的差异,确定了7个驾驶意图特征参数.仿真结果表明,基于CRF的识别效果很好,选取意图时窗T=1.2 s最合理,而且LK、LCL和LCR 3种驾驶意图综合评价指标(F1值)分别达到了95.26％、96.46％和95.19％,能准确地识别出驾驶员的驾驶意图,极大提高了行车的安全性.该研究为驾驶意图识别领域的发展提供了参考.

为实现新型非充气轮胎环形增强带的结构设计,对非充气轮胎接地特性进行了研究.在充分理解环形增强带结构与理论的基础上,运用有限元分析(finite element analysis,FEA)法,建立基于各向异性材料、B21梁单元、帘线带束结构的环形增强带模型,并对其接地印迹压力分布的力学特性与仿真分析进行对比,分析了辐条刚度、加强层材料对接地印迹压力分布的影响.研究结果表明,轮胎的接地印迹长度随辐条刚度的增大而增大;基于B21梁单元、帘线带束结构的加强层材料周向刚度大,拉伸应变很小,此时环形增强带的变形主要以剪切变形为主,从而使接地印迹压力均匀分布;基于各向异性材料的加强层材料弯曲刚度小,此时环形增强带的变形主要以弯曲变形为主,使接地印迹压力均匀分布.该研究为非充气轮胎环形增强带的结构设计及优化等提供了理论参考.

有限元仿真是机械设计领域广泛应用的技术手段.教学实践中普遍存在理论枯燥与应用脱节的现象,学生学习完成依然不能掌握仿真分析能力.为了让学生能掌握仿真分析的能力,达到可以在实践中应用的教学目标,教学过程中,将有限元分析的常见分析类型流程化、模板化,采取课堂讲解和反转课堂相结合的教学方式.教学实践显示,综合的教学方法让学生更好地掌握有限元仿真分析技术.

在产业发展新旧动能转换和新工科建设的大背景下,为培养能够服务支撑动能转换、产业转型升级、引领未来汽车技术和产业发展的高素质本科人才,在《汽车工程英语》教学中引入研讨式教学模式并进行课堂实践探索,取得了较好的教学效果,为同类课程的研讨式教学提供了参考.

考虑到碳纤维复合材料(CFRP)轻质高强的特性,研究采用碳纤维复合材料替代钢质材料的悬架控制臂轻量化设计方法.基于等刚度原理设计碳纤维复合材料控制臂,并对比分析两种材料控制臂的结构性能,在此基础上,结合正交试验设计方法对碳纤维复合材料控制臂铺层进行优化设计.结果 表明:与原钢质控制臂相比,碳纤维复合材料控制臂在满足刚度使用要求的前提下,减重48.32％,同时强度性能大幅提升,取得了较好的轻量化效果.

为提高硬件在环仿真过程中实时监控的精度,本文基于xPC Target实时仿真实验平台,开发了硬件在环汽车驾驶模拟器系统.采用Matlab/Simulink软件,对车辆参数和道路环境等进行配置,搭建仿真模型,同时结合转向盘转角传感器、制动/油门踏板传感器和数据采集卡等硬件设备,实现外部硬件对虚拟车辆运动的控制,完成相关硬件在环仿真实验.以某型轿车为例,在平坦标准道路上的转向性能进行模拟,对驾驶模拟器系统的性能进行测试.实验结果表明,该系统的实时性和精度满足汽车动力学仿真实验的要求,为研究和开发驾驶辅助系统提供了实验平台,具有广阔的应用前景.

In order to investigate the stress properties of flexible asphalt pavement generated by the multiple wheel dynamic loads of the heavy vehicle,the finite element model of flexible asphalt pavement considering viscoelasticity was established.The dynamic stress response of flexible asphalt pavement was analyzed under the multiple wheel random dynamic loads and moving constant dynamic loads.The results show that the stress variations of each layer are basically the same in the specific position under two dynamic loads,and the stress variation in each direction is different when the wheels pass through.The longitudinal and transverse stresses of the bottom of Sup25 layer present tensile stress,which are greater than tensile and compressive stresses of other layers in all directions.In the whole pavement,the position and size of the maximum tensile and compressive stresses of each point of the asphalt layers in all directions are not the same.The amplitude variation of the maximum tensile and compressive stresses of each point is large under the random dynamic loads,greater or less than the maximum under the moving constant dynamic loads.Compared with the stresses under the moving constant dynamic loads,the maximum tensile and compressive stresses in three directions of each asphalt layer under the random dynamic loads will increase by 1.63％-20.14％ and 2.13％-28.93％.During the course of the research of the dynamic response of flexible pavement,the multiple wheel dynamic loads caused by pavement roughness and its random variations must be considered.

Automotive design is important in automobile engineering professional course system. With actual curriculum ap-plication requirements and training of innovative talent, in view of the current automotive design course in the teaching of the course such as light weight theory practice, single teaching method, lack of necessary study depth caused by defects such as low efficiency of the classroom, the teaching effect is not ideal, the seminar teaching method was applied to the idea of teaching. The seminar teaching method was experienced in automotive design course teaching exploration and practice and had good course effects. This method is expected to provide valuable reference for teaching reform in automotive design.