Fordonsdynamik

Vi utvecklar matematiska modeller, simuleringsverktyg och avancerade styralgoritmer för att analysera och förbättra fordons beteende i både normala och kritiska körsituationer. Arbetet omfattar allt från grundläggande dynamikmodeller till implementering av styrsystem i verkliga fordon.
Forskningen sker ofta i nära samarbete med fordonsindustrin och fokuserar då på framtidens mobilitet, inklusive elektrifierade och automatiserade fordon.

Forskningsområden

Gruppens forskning omfattar bland annat:

• Fordonsdynamisk modellering: Utveckling av matematiska modeller som beskriver hur fordon rör sig och reagerar på styrning, acceleration och externa krafter.
• Kontroll av fordonsrörelse: Design av styrsystem för stabilitet, manövrerbarhet och säkerhet, inklusive avancerade chassi- och bromssystem.
• Automatiserad körning: Metoder för rörelseplanering och stabil kontroll av automatiserade fordon.
• Interaktion mellan däck och väg/mark: Modellering av däckens krafter och hur de påverkar fordonets dynamik och stabilitet.
• Energieffektiv rörelseplanering: Strategier för att minska energiförbrukning genom optimal kontroll av fordonets rörelse.
• Modellering av användning av fordon: Ansatser för att förstå hur fordon används, för att uppskatta tex energi och matcha design till slutanvändare

Våra metoder

Forskningen bygger på en kombination av
• Fysikbaserad modellering
• Systemidentifiering och tillståndsestimering
• Simulering i avancerade fordonsmodeller
• Realtidsimplementering i testfordon

En central princip i vår forskning är användningen av fysikbaserade modeller som är tillräckligt enkla för analys och algoritmutveckling, men samtidigt tillräckligt detaljerade för att beskriva relevant fordonsdynamik.
Fordonssystem modelleras ofta i en hierarkisk struktur bestående av omgivning, förare och fordon. Fordonsmodellen delas i sin tur upp i sammankopplade delmodeller. På den lägsta nivån baseras modellerna på etablerade ingenjörsprinciper såsom kinematiska samband, kraftjämvikt, rörelselagar, friktionsmodeller och elastiska samband.

Denna typ av deduktiv modellering gör det möjligt att tydligt förstå vilka fysikaliska fenomen som representeras i modellen. Modellerna används sedan för analys och utveckling av både fysiska system och styralgoritmer.

Vid verifiering av nya hypoteser föredrar vi tester med verkliga fordon eller högfidelitetsmodeller av hela fordonssystem.

Vi använder avancerade simulerings- och utvecklingsmiljöer såsom MATLAB/Simulink, CarMaker/TruckMaker och optimeringsverktyg baserade på CasADi för modellering, simulering och utveckling av styralgoritmer för fordon. Valet av metoder och verktyg styrs av problemets natur då vårt arbete är problemorienterat snarare än metoddrivet.

Tunga fordon

Tunga fordon introducerar särskilda dynamiska utmaningar jämfört med personbilar. Exempel är fordon med flera ledpunkter, flera axlar, stabilitetsproblem som vältning samt mycket långa fordonskombinationer. Dessa egenskaper ställer särskilda krav på modellering, analys och styrsystem för att säkerställa säker och effektiv drift.

Samarbete med industrin

Forskargruppen samarbetar ofta nära med svensk och internationell fordonsindustri inom utveckling av framtidens transportlösningar. Forskningen bedrivs ofta i gemensamma projekt där industriella tillämpningar och verkliga problem styr våra forskningfrågor. Projekten bedrivs ofta i samverkan med industripartners och forskningsprogram inom exempelvis elektrifiering, automation och trafiksäkerhet.