سیستم‌های خودرویی سایبری-فیزیکی: روش‌شناسی و کاربردها ۲۰۲۲
Cyber-Physical Vehicle Systems: Methodology and Applications 2022

این کتاب به بررسی بهینه‌سازی طراحی، تخمین حالت، و روش‌های کنترل پیشرفته برای سیستم‌های سایبر-فیزیکی خودرو (CPVS) و کاربردهای آن‌ها در سیستم‌های خودروسازی دنیای واقعی می‌پردازد. ابتدا، در فصل ۱، چالش‌های کلیدی و آخرین دستاوردهای طراحی و کنترل خودرو در بستر سیستم‌های سایبر-فیزیکی معرفی می‌شوند. در فصل ۲، یک چارچوب مبتنی بر سیستم سایبر-فیزیکی (CPS) برای بهینه‌سازی هم‌طراحی سطح بالا از پارامترهای پلنت و کنترلر برای CPVS، با در نظر گرفتن عملکرد دینامیکی، قابلیت رانندگی و انرژی خودرو به همراه سبک‌های مختلف رانندگی پیشنهاد می‌شود. شرح سیستم، الزامات، محدودیت‌ها، اهداف بهینه‌سازی و متدولوژی مورد بررسی قرار می‌گیرند. در فصل ۳، یک روش تخمین مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی برای تخمین دقیق حالت CPVS مورد مطالعه قرار می‌گیرد. در فصل ۴، یک کنترلر با دقت بالا برای یک CPVS با اهمیت ایمنی بالا طراحی می‌شود. سنتز تفصیلی کنترل و اعتبارسنجی تجربی ارائه شده است. نتایج کاربردی ارائه شده در سراسر کتاب، امکان‌پذیری و اثربخشی روش‌های نظری پیشنهادی طراحی، تخمین، کنترل و بهینه‌سازی برای سیستم‌های سایبر-فیزیکی خودرو 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.