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汽车动力学——汽车ABS设计

这学期上李亮老师的汽车动力学,最后的大作业是做了一个ABS的控制模型,有一些东西总结在此。

对于汽车ABS的控制,主要有一下几个核心点:

  1. ABS控制的核心是滑移率的控制,但是并不意味着一定要将滑移率非常精确地控制到最佳滑移点,而是应该控制在最佳滑移率附近

  2. 在实际的汽车ABS系统的设计过程中国,控制算法却是最简单的很小的一部分,实际上往往是需要控制器去适应执行器,因为由于实际的机械结构的设计特性、制造成本的原因难以实现最优控制,特别是滑模控制中的抖振现象是完全无法承受的,这也其实为什么在现有的博世的ESP控制的ABS逻辑是采用逻辑门限控制的

  3. 在控制中我们发现,理论上需要实现对于车速、路面附着(最佳滑移率、峰值附着系数)进行识别,但是其实在实际的控制中国并不需要得到峰值附着系数,这是因为实际的物理模型的运行就是在实际的附着下,只要滑移率可以控制在最优滑移率,那么实际上的附着系数就是峰值附着系数。李亮老师也指出,在实际的ABS控制中,进行附着系数的识别是为了判定进入逻辑门限的高附和低附的控制判断

  4. 在实际的控制中,起初我们采用了PI控制器,发现除了其需要一个准确的模型参数之外,会出现一个轮加速度的振动比较大的情形,这个时候李亮老师指出,我们需要降低一定的控制精度,因为实际上车辆的ABS的平顺性也是需要考量的,这样的控制是有着最佳的制动性能,但是实际的乘用车辆需要考量驾驶员的体验,而不能有一抖一抖的问题

  5. 对于控制模型甚至整车模型的的选取,实际上并不是越准确、越复杂越好而是要考虑诸多实际的控制因素,诸如控制部件的设计、车辆的其他特性诸如稳定性和平顺性等,这也其实是车辆电子系统设计需要一直注意的准则。顺便说一下,对于车辆动力学控制,主要注意的是,不仅仅是其非线性特性需要被注意,动态系统和静态系统的根本性的区别就导致了一些基于模型的最优控制很难取得很好的结果。但是另一方面而言,如果能将模型做的非常好,那么这些最优控制也是未尝不可以的

  6. 另外在实际的设计中,需要保证即使识别参数错误,也应该能进行控制,只是可能控制的效率和效果比较差,这是很多最优控制难以保证的,而在逻辑门限的控制中也需要进行准确的标定和设计。而ABS也必须要在各种道路条件、各种行驶工况下的保证制动的稳定性和安全性,这是检验控制算法的唯一准绳

我们的工作主要是分为下面几个部分:

车速观测和路面识别 基于前述车速观测和路面识别的光滑滑模控制 对于实际控制中的逻辑门限的实现 探索性的实现模糊滑对于模糊滑模和M控制的尝试

Github 链接: ABS

在清华大学钱学森力学班就读是怎样的体验

@Riinn教主貌似很久以前邀请我回答这个问题,一直觉得自己在钱班被各种虐菜,战战兢兢不敢回答,今天鼓起勇气和老板讲了我自己对未来的规划,现在回来回顾一下自己的在钱班的三年的学习生活。

关于钱班的课程设置和培养计划等相关的内容,之前维啸学长描述的已经很清楚了,我就不再赘述,我主要想描述一下自己这三年来的点点滴滴。

当时我高考结束成绩还算可以,当时清华的招生老师联系推荐让我去经管和计算机,北大的招生老师推荐我去光华和元培,我当时首先十分的naive,没有对专业的特点有很准确的把握,一时心动选了工物系的能源实验班。我选完后悔了,然后当时是我的一个初中的好友是在西安交通大学附属中学上高中,他和我们这一年的理科状元李强是同学,于是就介绍了我认识,后来也是在强哥的影响下决定参加钱班的二招最终和他成为同学。(不过后来强哥转去了经管,此为后话)首先,在工物系短暂的经历,让我收获了几位很不错的朋友,特别是我第一个宿舍206B的舍友,他们是我在清华认识的最早的几个人,也是我至今的挚友。

到钱班来,我记忆比较深刻的是当时二次招生面试,我记得当时我是没有被水哥面,面试我的是陈常青老师做组长,当时朱克勤老师问了我一个问题,说“如果你进入钱班,后悔了怎么办”,我当时很中二的回答说“我自己选择的路,我一定会坚持走完”。现在想来,我其实并没有后悔,而且,可以讲,我依然认为自己当初选择钱班是一个很正确的选择。

钱班大一的课程主要是数学课,课程比较紧,我是觉得我当时适应的比较慢,反正学数学分析是很吃力的那种,最后考的也不怎么好。我现在想来,钱班的课程有一种很清晰的风格,虽然也有很多各种各样的问题,但是核心课程都是很扎实的。给我们教数学分析是头发花白的郑建华老师,他对待我们很严格,而且我和郑老师私下聊过几次,我现在想来,郑老师很有那种严师的感觉,只是我大一适应的太慢,很多东西没有领悟到,所以想来自己的数学分析搞得真是对不起郑老师。

关于大一的基础课程主要的风格就属于很扎实,很紧凑,虽然我们当时都觉得35上下的学分压力很大,现在想来其实也是有些夸大了吧。

大一对我而言主要就是上课,不过我觉得我们力四加入了新雅书院其实对我产生了很大的影响。当时是清华做通识教育试点,我们的首席教授郑泉水老师力主我们力四加入这个试点,虽然在随后的两年的上课时间里,这件事有很多不满甚至非议,但就从我个人角度而言,加入新雅书院,我得到的不仅仅是我多上的这四门通识教育课,而是这让我第一次,开始学着从我个人是视角出发去看待我们这个世界,这个世界的历史以及思考和这个世界相关的一切东西。虽然我个人而言是一个很喜欢文学之类的人,所以算不上典型的理科生,但是之前绝大多数都是咿呀学语,现在却学着开始构筑自己的对这个世界的思考和看法,我觉得这间接导致了我之后很多在岔路口做出怎么样的选择。

我觉得就大一而言,钱班的培养和航院以及其他工程类的工科院系的培养还是很相似的,只是可能课程的难度设置和进度上稍微有一点快。(还有一点就是我们力四的课程设置应该是所有的里面最提前的,应该比力五和力六还提前,这可能导致我的体验有一点点区别)

大二的时候开始上一些工程的课还有力学的课,钱班的专业核心课不包括数学课应该有理论力学,流体力学,固体力学(弹性力学和材料力学)以及后来的热物理与统计物理。这几门课最后一门我用物理系的统计力学替代了,前面几门我都认真上过,可以讲这几门课的师资配备的确显示了钱班工作组的用心,我们的理论力学是李俊峰老师上的(因为要讲一些稳定性理论所以当时改名叫做动力学与控制基础),我们主要其实把那本马尔挈夫的《理论力学》讲的很清楚了,而且听李老师的课真是一种享受,我还特地找李老师在课余时间谈过人生,李老师的很多看法和认识无论是对于理论力学还是学习科研乃至人生我觉得都非常有见地,而且听李老师的理论力学中的分析力学部分直接生发了我对物理学的兴趣。流体力学是许春晓老师教的,据说许老师是所有航院老师里面数学数一数二的(不然怎么会去做流体,吐槽下),总之开学的时候就说我们这个流体力学每年都要挂几个,搞得大家十分的紧张,我记得许老师讲流体力学讲的十分的清晰和有条理,可以把很复杂的东西讲的十分的深入浅出,我是得到了很好的体验,几乎就是觉得上课好好听就能基本明白一个脉络,所以流体力学学的不是很吃力。最后说固体力学,给我们上固体力学的冯西桥老师可以说是我最喜欢和尊重的航院的一位老师,冯老师自己在断裂等领域有重大贡献,上课非常认真,对待学生的态度让我时常感动。从材料力学一直讲到弹性力学,我最后会转而选择做和固体相关的工作,我以为潜意识里和冯老师有关的。我的实验室由于和冯老师的实验室在一层,所以我经常碰到冯老师,有时候也会交谈,记得我最近给他说我要去外系,冯老师还鼓励和祝福了我,让我很感动。我以为,冯老师在我心中,完全可以冠上那样一句话“大师风华绝代,天才卓尔不群”,遇到这样的好的老师,真是我在钱班的幸运。

对于钱班的课程安排其实我觉得现在有一些尴尬,因为钱班的定位是“工程科学基础实验班”,但是其实课程体系设置基本是力学走向,但是根据钱班的学生的走向,我觉得课程设置显得有些单一了。就拿去年我觉得可以比肩计科30的力三而言,力三申请到了四个MIT的PHD,一个学长去了CS,一个去了Energy and Material 还有两个做力学的,我觉得其实一个在做生物一个还在做材料,所以其实钱班的这个物理课很单薄,我倒是觉得接下来可以加强一下物理课的设置,这样对大家以后的发展也是有好处的。

再说到现在就要讲到科研了,如果说钱班最大的特点只有一个的话,那毫无疑问是科研导向,钱班的学生全部是一对一导师,很多学生在大一都会进入实验室,和老师接触一些科研,至少在大二就要全部进实验室,做一个SRT。特别是大三,有一个重要的直接算学分和进入最后的总评的ORIC项目,也是我现在进入到中期答辩的项目,我觉得在很多方面就是自主做科研的一种真实的训练。而且过去的优秀的学长ORIC也确确实实出了诸如PNAS、APL级别的论文。我以为这个科研训练主要有两个目的,第一是让大家能早一些适应科研的这样的节奏,另外就是让大家可以真正去体会自己想要做的方向。(对,特别是像我这种做ORIC做到一半跑路的就对这点很有切身体会,不过关于跑路这件事我后面再说)。

顺便ORIC的后续是一个大四上学期的出国研学,这个其实也是学堂班的项目,不过能做到一个学期也就是支持六个月的估计就我们和叉院了。前段时间,各种给做Nano、material、energy的大佬发邮件各种被拒,真是说了都是泪。总之根据之前的学长的说法,这段海外经历一方面是一个对于自己开阔视野和增长见识有很大的帮助,另外其实也给大家申请出国读PHD有很大的便利。

感觉按照这个时间线说的差不多了,我觉得最后再说一点,钱班给我最重要的是,你在这里有着充分的可能性来定义自己,用郑老师的话说就是你有试错的机会,我觉得这一点对于我至关重要。

钱班的平台使得我认识并有了一些很优秀的大佬级的好朋友(不过为什么人家是大佬,我是弱菜呢233),这其实对于的大学意义重大,和他们一起,构成了大学生涯最重要的底色,我深深以为,这些将对于我产生深远的影响。特别是钱班的学长,给我的无私的帮助和支持鼓励,让我一直能够克服困难,持续往前。可以说,我对于这些可爱的学长们,一直有很高的敬意和感谢,现在在这里说一句,谢谢你们。

我开始是想投身于能源科学,所以从SRT到ORIC一直在工程热物理所做科研,期间也经历了很多,不过到最近发生了一些事情,提醒我开始思考自己究竟应该如何规划自己的未来,而钱班就提供给我这种可能性,最后我也做出了自己的决定。

(今天晚上刚给老板说我不在他这里读PHD,而是想出去读研,我能看出来老板还是很伤心的。话说我在这个组里面的两年,老师和师兄给我的帮助和指导也是我不会忘怀的,特别是我老板那种对于学术的执着追求乃至他培养学生的高标准严要求深深影响了我,不会忘怀。……)

Plus:

钱班给我的是一种塑造自己的机会,还有一个很好的平台,在这里我寻找到了很多我希望在大学里面找寻的答案,。一句话总结,钱班就是这样一个地方,在这里,欲带王冠,必承其重。我珍惜钱班给我的培养和机会,钱班让我成为了现在的我,让我有了现在的很多可能性,谢谢。

也谈清华特奖

记得18年的特奖答辩前,就不知道是第几次,传出了清华在某某排名上雄踞第一的消息,而在八字班入学伊始,学校也大力加大了对于学术不端的惩治,无论是对于学术不端的宣讲还是推出的的诸如作业查重等措施,都在说明,清华似乎真的在努力从里到外向世界一流大学奋进。

可惜,18年的本科生特奖评选成了一块试金石。

从观感上来看,无疑,从答辩未开始前,入选名单的公布之后引发的讨论,已经引起了有相当影响的第一波争议。

如何评价“对某位特奖入围同学公示材料的一点疑惑"?

其实很神奇,在清华本科生的语境里,奖学金和获奖之类的事情不会激起如此大的风波,而即使贵为清华本科生最高荣誉的特等奖学金,实际上更多的是一种和之前一样的对于“大神”的“膜拜”。可是,每一届的特奖,几乎已经被自觉或者不自觉地认为是这一届清华本科生的“杰出代表”。虽然我知道,使用“杰出”、“优秀”这样的字眼在清华本科生里是会有失偏颇的,但是特奖实际上也的确是每一届清华学生的注脚:

从之前的韩衍隽到矣晓沅,再到后来的陈立杰,每一届的特等奖学金获得者,无论是在哪一个方面有所突出,根据学校的说法是“很好的体现了清华的人才培养的全面和高度”,我却以为更多的是在每一个清华人心中多多少少和自己有类似和比对的地方,总会有一些东西,在心里荡起涟漪。

所以,特奖是一种文化符号,无需过多的尊崇,更多的是一种对于所有清华人所共同或者各自珍视的精神的一点侧面的体现。


所以我才觉得,对于今年的这件事,学校的处理十分的失败了。

其实学校不是没有采取措施,在对于候选人的学术不端和材料造假的第一波质疑开始传播和发酵之后,在特奖答辩前,学校出面劝退了候选人。可是,可能谁都没有想到,在特奖答辩之后,会有更大的一波风雨袭来。

而正是这一波的议论和发酵,可以说,毁掉了清华相当程度的之前所积累起来的美誉。

看着虎扑、微博甚至知乎上的回答和评论,更多的觉得是可悲和心痛。

我能理解这件事爆发之后,物理系的同学所出离出来的那种集体的愤懑,还有引发的长期的社会声浪。

学校其实应该在事情发生的第一时间就表态进行调查,而其中的着力点,就应该是学术不端,因为相比较那些事情而言,这才是会有长期的恶劣影响的事情。


是啊,面部毁容了,怎么办?铸一副面具?

可是,要是精神毁容了,如何是好?如何是好?

清华,需要在学术诚信至上给以社会以一个绝对肯定的答案。清华的特奖,不在于奖的荣誉,而在于本身所承载的骄傲和责任,我们需要对得起自己的精神。

是啊,清华的精神至今还铭刻在第一教学楼和第二教学楼之间的石碑上:

惟此独立之精神,自由之思想,历千万祀,与天壤而同久,共三光而永光。

一个特奖申请者,其材料中诸多疑点,涉及的学术不端,乃至其研究生推免时的资质和优势问题,一个珍视自己的名声和精神的学校,无疑是需要谨慎而客观的加以检验和重新审视的。

就像我的一位毕业于姚班的好友所表达出的对于宋推免到叉院成为姚先生的弟子的遗憾,多么期待能在这里看到清华的学术道德的坚守和对于学术诚信标准的奉行。

这件事的影响,之于清华,绝不是简简单单就是可以治愈的,真的不希望看到,在明年的秋天,特奖答辩上,再出现这样的情形。

窃钩者诛,窃国者侯。

希望学校能最终给出一个妥当的处置,就像我在回答里所说:

“这一年来看到了太多关于清华的上限的东西

这一次 期待能看到清华的下限的高度

2018年12月6日夜

Course Notes-FACS

Foundamentals of Automotive Crash Safety

Lecture 1 Fundamentals of Vehicle Crash Safety

  • impact energy absorption The kinetic energy is converted to work by deforming all the related objects
  • Three levels of impact
    • First impact: between vehicle front-end structure and external objects
    • Second impact: between occupant and restraint system/interior
    • Third impact: between occupant’s internal organs
  • Crash safety
    • a matter of reducing the relative velocity between occupants and vehicle interior to help reduce risk of injury to occupant during a collision
  • Vehicle Crashworthiness
    • Measure of the vehicle’s structural ability to plastically deform and yet maintain a sufficient survival space for its occupants in crashes involving loads**

Lecture 2 Vehicle Frontal Impact Response and

Occupant Ride-Down

我的大四学习和生活

随着开学第一周的ORIC汇报和推研等工作的结束,第二周已经开始,近来也一直在想这学期的安排和规划,我有意识的安排了大四这一年作为我的本科生涯和我的研究生生涯之间的一个过渡,想要静下心来做一些转变还有新的尝试。之前的三年,也实际上做了很多尝试,但是其主要集中在自己的科研方向上,在我经历了这些尝试之后,我大概有下面几个看法:

关于力学学科以及相关的工程热物理等类似学科,我个人以为我可能适合做一些以之为一部分基础的应用工作,而且不是高校中的应用类的工作,接下来可能从实际接触产业界做起。 关于学科的选择,我曾得到计算机系做AI的某位老师的研究生机会(而且他做的方向和我本科接触的科研有很好的交叉),最后没有前去,也是有诸多考量,最最重要的还是我觉得这个时机对于我这样相当于用自己的短处去追赶别人的长处的人而言风险过高。当然,这不代表以后我不关注这个层面的发展以及以后不会从事和这个有关系的研究。 我的一个核心的观点是,在学校的时候,还是踏踏实实认认真真学习相关的知识,一个是不能太单一,另外专业的知识要尽可能的深入。 所以想了许久,以后也是两个人,想事情要长远,但也要踏踏实实做事,比如坚持学英语,懂得锻炼身体,慢慢改掉自己身上的一些不好的习惯。

总体上,大四的时候准备好好的啃一些专业书,系统的学习补习数学,还有多练习代码能力,特别是学习自己喜欢的一些方面,最后要认认真真过好每一天。

权且将这作为我的大四生活的序言。

暑居东瀛

从关西回国以来,一直在忙着科研结题和推研的事情,直到周三在组会上做了报告得到了指导老师的首肯,周四晚上终于也是写完了总结报告的初稿发给老师过目,准备睡觉时看到了在一位刚去日本的朋友的推送(每当我想起拍照的时候东西已经被我吃掉了),刚好她所在的地点是我一直心心念念没能成行的吉普力美术馆所在的三鹰市,她在文末写了这样一句话:

夢のある人が、周りに流されない。 有梦想,你就不会随波逐流。

高山站

突然想起了自己在东京暑期研修的生活,每天清晨从田端步行两站地铁路程到东大,晚上从根津坐八点的地铁到西日暮里,如此而往两个月的生活。记得我前去关西的前一天的傍晚,特地在房子前拍了田端站的暮色,不过很有意思的是,我从关西回到东京,从成田机场到了日暮里,那个时候遇到日暮里的一个神社祭,又听到了熟悉的Nishinippori的报站的声音。

刚刚到东京的时候,是到了成田机场,冯师兄赶来接我,我们就坐着sky-line一路赶到了涉谷(涩谷)交房租,接待的是一个来自台湾的小哥,于是我们就这样安顿了下来。

晚上和我同高中的一位在东大的师兄在东大三町目的一个居酒屋里给我们接风,现在想来,第一次喝到居酒屋里的梅酒还是非常的有感觉的,记得后来老罗专门去罗森买了一瓶梅酒拿回去喝,结果我喝了一点点就醉了,还有,那晚我在法文2号馆前驻足,想起了毕业于东大外文系的夏目漱石的那句经典:

今夜は月が绮丽ですね。

第一天早餐

东大本乡校区

安田讲堂

实验室没有固定的工作时间,不过我感觉大家都是早上10点到晚上的8点多,而且日本你在学校食堂是吃不到早餐的,外面的店也是一般到10点以后才会营业,所以早上一般都是去便利店买的便当或者饭团,不过我基本上都是吃面包的(我觉得总之还是全家的面包最好吃)

第一周的周末我们和老罗的一个在早大交换的一个同学一起下厨,做了咖喱。

自然第一周就要去逛一逛,除了在家里做饭还去了池袋,找到了口袋妖怪的特许周边店,非常的开心。

第二周的周末就开始了我的东京美食计划,首先是带着老罗去品尝了号称“东日本第一”的丸香乌冬面

然后就去了皇居还有千鸟渊,有一个遗憾就是错过了樱花季,樱花季的千鸟渊可是最最好看的。

晚上在东京站八重洲口出来的东京站美食一条街吃到了很有名的斑鸠拉面,这家的杏仁布丁非常的好吃,我总结一下我在东京吃过的甚至包括在关西吃的所有的汤面里,这家当属首位:

晚上就去登上了东京塔,虽然东京塔没有天空树高,但是我还是觉得东京塔是非常的好看:

第三周周末先去了上野公园,恩赐湖的荷花开的正是繁茂

去上野公园,自然是要去看东京国立博物馆和西洋美术博物馆,值得一提的是,西洋美术博物馆是著名建筑师柯布西耶设计的,当时的展览也是一个很有意思的展览

周日去了浅草寺附近还有去看了下天空树,不过没有上去,因为对“浅草”这个词觉得很有意思,就在浅草寺给奶奶买了礼物

周六和@Yiqian还有在东京工作的一个学长一起去了花火大会,哎,下次一定要和我惠一起去看,恩去看耦田川足立花火

周日和在东京工业大学交换的机械系的同学一起约着去了镰仓,我也有之前写文章记录镰仓,永远向阳,在这里放几张图吧

这周和老罗一起去了温泉胜地日光,我后续会专门写游记记录着两天的行程,先放几张在中禅寺湖和日光东照宫的图吧

怀石料理

温泉旅馆

中禅寺湖(高山仙境)

德川东照宫

日光回来这周休整了一下,忙了一周的调试,只是周日的时候,在关西大学暑研的好友来东京玩,就一起去了港区看了夜景

这周结束了在东大的暑期研修小记:东京大学暑期研修,准备去关西旅行一周,老罗又是先于我回国,就先把我的行李放到了早大学姐那里,恩,吃到了学姐做的炒面(我觉得还挺好吃的哈哈哈)

下午池袋那边突然下起了大雨,老罗从东大赶过来,顺便给我送了伞,然后去温野菜吃了豆乳锅,真的炒鸡推荐:

第二天赶着要走,也是终于把之前种草的在秋叶原的丸五猪排和老罗一起约了,这家门牌上的“呦呦鹿鸣”让我觉得非常的诗意(虽然是在秋叶原)

然后在关西去了一周,去了京都,大阪,奈良还有宇治,这几个地方我也会写专门的文章的。当然最最期待的就是终于可以回国啦,见到我的小仙女了: