Cyber-Physical Vehicle Systems: Methodology and Applications (Synthesis Lectures on Advances in Automotive Technology)

این کتاب به مطالعه بهینه‌سازی طراحی، تخمین حالت و روش‌های کنترل پیشرفته برای سیستم‌های خودروهای فیزیکی-سایبری (CPVS) و کاربردهای آن‌ها در سیستم‌های خودرو در دنیای واقعی می‌پردازد.

ابتدا، در فصل 1، چالش های کلیدی و پیشرفته ترین طراحی و کنترل خودرو در زمینه سیستم های فیزیکی-سایبری معرفی شده است. در فصل 2، یک چارچوب مبتنی بر سیستم فیزیکی سایبری (CPS) برای بهینه‌سازی هم‌طراحی سطح بالا پارامترهای کارخانه و کنترل‌کننده برای CPVS، با توجه به عملکرد دینامیکی خودرو، قابلیت رانندگی، و انرژی همراه با سبک‌های مختلف رانندگی پیشنهاد شده است. شرح سیستم، الزامات، محدودیت‌ها، اهداف بهینه‌سازی و روش‌شناسی مورد بررسی قرار می‌گیرد. در فصل 3، یک روش تخمین مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی برای تخمین وضعیت دقیق CPVS مورد مطالعه قرار گرفته است. در فصل 4، یک کنترل کننده با دقت بالا برای یک CPVS حیاتی از نظر ایمنی طراحی شده است. سنتز کنترل دقیق و اعتبار سنجی تجربی ارائه شده است. نتایج کاربردی ارائه شده در سراسر کتاب، امکان‌سنجی و اثربخشی روش‌های نظری پیشنهادی طراحی، تخمین، کنترل و بهینه‌سازی برای سیستم‌های خودرو فیزیکی سایبری را تأیید می‌کند.

This book studies the design optimization, state estimation, and advanced control methods for cyber-physical vehicle systems (CPVS) and their applications in real-world automotive systems.

First, in Chapter 1, key challenges and state-of-the-art of vehicle design and control in the context of cyber-physical systems are introduced. In Chapter 2, a cyber-physical system (CPS) based framework is proposed for high-level co-design optimization of the plant and controller parameters for CPVS, in view of vehicle's dynamic performance, drivability, and energy along with different driving styles. System description, requirements, constraints, optimization objectives, and methodology are investigated. In Chapter 3, an Artificial-Neural-Network-based estimation method is studied for accurate state estimation of CPVS. In Chapter 4, a high-precision controller is designed for a safety-critical CPVS. The detailed control synthesis and experimental validation are presented. The application results presented throughout the book validate the feasibility and effectiveness of the proposed theoretical methods of design, estimation, control, and optimization for cyber physical vehicle systems.