viii
3
State Estimation of Cyber-Physical Vehicle Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.1 Multilayer Artificial Neural Networks Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1.1 System Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1.2 Multilayer Feed-Forward Neural Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2 Standard Backpropagation Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.3 Levenberg–Marquardt Backpropagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.4 Experimental Testing and Data Collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.4.1 Testing Vehicle and Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.4.2 Data Collection and Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4.3 Feature Selection and Model Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.5 Experiment Results and Discussions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.5.1 Results of the ANN-Based Braking Pressure Estimation . . . . . . . . . . 38
3.5.2 Importance Analysis of the Selected Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.5.3 Comparison of Estimation Results with Different Learning
Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4
Controller Design of Cyber-Physical Vehicle Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1 Description of the Newly Proposed BBW System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.2 Control Algorithm Design for Hydraulic Pump-Based Pressure
Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.3 Control Algorithm Design for Closed-Loop
Pressure-Difference-Limiting Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.3.1 Linear Modulation of On/Off Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.3.2 Closed-Loop Pressure-Difference-Limiting Control . . . . . . . . . . . . . 53
4.4 Hardware-in-the-Loop Test Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.4.1 Comparison of HPBPM and CLPDL Control . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.4.2 Brake Blending Algorithm Based on CLPDL Modulation . . . . . . . . 59
5
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Authors’ Biographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73