Наукові записки КДПУ. Серія: Проблеми методики фізико-математичної і технологічної освіти. - Вип. 1

Збірник наукових праць є результатом наукових пошуків дослідників теоретичних і методичних аспектів проблем методики навчання за фізико-математичнимі технологічнимнапрямамиосвіти у середній і вищій школі

On-line learning applied to spiking neural network for antilock braking systems

Computationally replicating the behaviour of the cerebral cortex to perform the control tasks of daily life in a human being is a challenge today. First, … Finally, a suitable learning model that allows adapting neural network response to changing conditions in the environment is also required. Spiking Neural Networks (SNN) are currently the closest approximation to biological neural networks. SNNs make use of temporal spike trains to deal with inputs and outputs, thus allowing a faster and more complex computation. In this paper, a controller based on an SNN is proposed to perform the control of an anti-lock braking system (ABS) in vehicles. To this end, two neural networks are used to regulate the braking force. The first one is devoted to estimating the optimal slip while the second one is in charge of setting the optimal braking pressure. The latter resembles biological reflex arcs to ensure stability during operation. This neural structure is used to control the fast regulation cycles that occur during ABS operation. Furthermore, an algorithm has been developed to train the network while driving. On-line learning is proposed to update the response of the controller. Hence, to cope with real conditions, a control algorithm based on neural networks that learn by making use of neural plasticity, similar to what occurs in biological systems, has been implemented. Neural connections are modulated using Spike-Timing-Dependent Plasticity (STDP) by means of a supervised learning structure using the slip error as input. Road-type detection has been included in the same neural structure. To validate and to evaluate the performance of the proposed algorithm, simulations as well as experiments in a real vehicle were carried out. The algorithm proved to be able to adapt to changes in adhesion conditions rapidly. This way, the capability of spiking neural networks to perform the full control logic of the ABS has been verified.Funding for open access charge: Universidad de Málaga / CBUA This work was partly supported by the Ministry of Science and Innovation under grant PID2019-105572RB-I00, partly by the Regional Government of Andalusia under grant UMA18-FEDERJA-109, and partly by the University of Malaga as well as the KTH Royal Institute of Technology and its initiative, TRENoP

ISRN: LTU-LIC—07/28—SE

ii iii gÉ fÉÑ{|t iv Mikael Nybacka, Distributed Vehicle Testing- Dynamic simulation for automotive winter testing Acknowledgements This licentiate thesis is a collection of work done at the Division of Computer Aided Design through the first one and a half years of my Ph. D. studies, and at the Division of Functional Product Development up until the publication of this thesis. I would like to thank some important people who have helped me during these years. One person who has inspired and guided me is my supervisor Associate Professor Tobias Larsson, your help and inspiration are greatly appreciated. I will not forget you Associate Professor Jan van Deventer, for the huge support and positive energy you have given me by believing in me and letting me know when I have done a good job

Exploring technologies for service provision in automotive winter testing

Vehicles are becoming increasingly more complex in terms of, for example. Electronic Stability Program (ESP), Antilock Braking System (ABS), Traction Control System (TCS), and Active Rollover Protection (ARP), i.e. several different control systems that have to interact to perform well when driving. Hence, efficient testing activities are vital to ensure that the components and systems in the vehicle are functioning as intended. The testing activities at a proving ground initially seem to mainly incorporate technical aspects that focus mainly on the prototype vehicle and its components. However, services related to automotive testing are also important to ensure professional tests where the actors, here called service providers, are those who supply the proving ground and the subsequent services. Tracks to run the tests on are rather obvious, but there is also a need for administrative services, accommodation, logistics, access to local test drivers for endurance tests, mechanics, information and communication technologies, etc.The research presented in this thesis has studied “Which technologies have the potential to contribute to winter testing activities?”, “How can technologies support the testing activities?”, “How can the actors benefit from technology supported winter testing?”, and the guiding vision trough the work has been to contribute to service innovation in winter testing activities. A premise has been that technology, in particular vehicle dynamics and distributed engineering will be useful to contribute to the vision. The research has an explorative approach to winter testing, since previous research in this area is limited. The research, therefore, has embarked from a topic (i.e. vehicle dynamics) rather than a hypothesis. Still, the research project is based on previous research, specifically a technological framework for the transmission of real-time data from test vehicles to development facilities worldwide. The last three years of research used Action Research (AR) Participatory Action Research (PAR) and Participatory and Appreciative AR (PAAR) as a frame of reference, since it was considered important to involve both researcher and participants in the studies to evolve from the experience in the field and participate in group improvement or service provision changes. This approach resulted in the use of extensive empirical data to find supportive technical concepts for the service providers. Service providers were seen to continuously develop services at the proving ground, while looking for ways to provide better services, e.g. safety on the test tracks and correct and relevant information about the weather conditions. However, it can be argued that there is a focus on the more visible facilities, e.g. related to ice and land tracks, as well as a view of services to make people from the automotive industry comfortable when away from home, e.g. tourism and adventures. These are important. Yet, the advancement of automotive systems and more complex vehicles has “gradually” made testing activities more dependent on technologies. In this context, the technological services provided at the proving ground seem more invisible. This can relate to a perspective on technologies as the expertise area of OEM and Tier1. In turn, such a view makes it difficult to proactively take the next step in providing technological support. Yet, in the studies presented in this thesis it is found that the service providers already act as a competent and trusted partner in the testing activities. Further, the studies show that an upcoming challenge for OEM and Tier1 is the issue of developing well-defined methods to standardize tests. This is one opportunity for service providers to provide new or extended services. Therefore, in this thesis, Remote Test Management, steering robots and objective evaluation of vehicles are explained technically and outlined as being part of such service innovation.Fordon blir allt mer komplexa med antisladdsystem (ESP), antispinnsystem (TCS), låsningsfria bromsar (ABS) och rundslagningsskydd (ARP) och alla dessa är olika kontrollsystem som måste interagera med varandra för att prestera bra under körning. Därför är tester av dessa system och fordonet av största vikt för att säkerställa att komponenterna och systemen i fordonet fungerar felfritt. Testaktiviterterna vid en provanläggning kan i en första anblick ses fokusera mestadels på prototypfordon och dess komponenter. Men tjänster relaterade till fordonstestning är också av största vikt för att säkerställa professionella tester där vintertestentreprenörerna tillhandahåller provanläggningar och tillhörande tjänster. Förutom provbanor så finns det ett behov av administration, boende, logistik, tillgång till lokala testförare, mekaniker, informations- och kommunikationsstöd mm.Forskningen som presenteras i denna avhandling har studerat “Vilka teknologier som har potential att bidra till vintertestaktiviteterna?”, “Hur kan teknologier stödja testaktiviteterna?”, “Hur kan aktörerna dra nytta av stödjande teknologi under vintertestning?” och visionen under arbetet har varit att bidra till tjänsteinnovation för vintertestaktiviteter. Tanken har varit att fordonsdynamik och distribuerat ingenjörsarbete kan bidra till denna vision. Forskningen har en explorative ansatts till vintertest av fordon eftersom tidigare forskning inom området är begränsat. Forskningen har därför utgått från ett ämne (fordonsdynamik) istället för en hypotes. Samtidigt så har forskningen baserats på tidigare forskningsprojekt, nämligen ett tekniskt ramverk för överföring av realtidsmätdata från testfordon till utvecklingsplatser utspridda i världen. Aktionsforskning (AR, PAR, PAAR) har använts som referensram de sista tre åren i forskningen eftersom det ansågs vara viktigt att involvera både forskare och deltagare i studierna och tillsammans utvecklas från erfarenheterna och delta i tjänsteutveckling. Denna ansats resulterade i användandet av omfattande empirisk data för att hitta stödjande teknologikoncept för vintertestentreprenörer. Observerat är att vintertestentreprenörer kontinuerligt utvecklar sina tjänster på provanläggningarna samtidigt som de söker nya sätt att erbjuda bättre tjänster till sina kunder, t.ex. säkerhet på provanläggningen och relevant väderinformation. Dock kan det ses som att fokuset har varit på provanläggningarna, d.v.s. relaterat till is- och landbaserade provbanor, men även fokus på turism- och äventyrstjänster för människor från deras kunder. Dessa är viktiga men utvecklingen av fordonssystem och mer komplexa fordon har gradvis medfört att testaktiviteterna har blivit mer beroende av teknologier. I denna kontext syns inte de tekniska tjänsterna som levereras på provanläggningarna. Detta kan relatera till synen att teknologier är expertområdet hos biltillverkare och underleverantörer. En sådan syn gör det svårt att proaktivt ta nästa steg och erbjuda teknisk support. I studierna presenterade i denna avhandling synliggörs det att vintertestentreprenörerna redan agerar som en kompetent och trogen partner i testaktiviteterna. Studierna visar också att en framtida utmaning för biltillverkare och underleverantörer är utvecklingen av väldefinierade testmetoder och standardiserade tester. Detta är en möjlighet för vintertestentreprenörer att erbjuda utökade eller nya tjänster och i denna avhandling presenteras Remote Test Management, styrrobotar och objektiv utvärdering av fordon som de teknologikoncept som kan stödja tjänsteinnovation.Godkänd; 2009; 20091006 (miknyb); DISPUTATION Ämnesområde: Funktionella produkter/Functional Product Development Opponent: Specialist/Professor Jochen Pohl, Linköpings universitet Ordförande: Professor Tobias Larsson, Luleå tekniska universitet Tid: Torsdag den 17 december 2009, kl 09.00 Plats: B 192, Luleå tekniska universitetIntelligenta inlandsvägen, CASTT - Centre for Automotive Systems Technologies and Testin

Distributed vehicle testing : dynamic simulation for automotive winter testing

Today, rather than provide parts similar to their competitors and rely on one or two automakers, successful automotive component suppliers focus heavily on innovation and collaboration with several manufacturers in a global market. In this thesis, an as-is scenario for automotive winter testing is presented. A plausible to-be scenario framed by a Functional Product Innovation (FPI) vision is discussed. This vision places an emphasis on additional knowledge and information in early design phases, such as the importance of understanding the actual use of the product and the environment where it is going to be used since these aspects need to be designed into the final product. Life cycle perspective and close cross- company collaboration in the design and development of products constitutes a basis for realizing FPI. A simulation-driven approach during the early phases to support product development decisions, by the same token, try out those solutions in numerous of what-if business scenarios, is also included in the vision. A concept enabling distributed vehicle testing is suggested with an emphasis on vehicle dynamics simulation and visualization. The main benefit of this concept is that different disciplines involved in the product development process can use the system to enhance the concurrency between activities. Control system engineers and mechanical engineers can view ongoing tests in real-time and change designs, and efficiently re- simulate and influence ongoing tests in a distributed manner. The use of dynamic simulation software during the test in real-time will give more information of the vehicle's behavior and feed the visualization application with the data needed to render the moving vehicle in a 3D environment. By using visualization aids, engineers can simultaneously see the behavior of the vehicle and regular data presented in graphs or tables, and thus perceive more information from the test. A Java based visualization application presents the test results in a rich 3D environment, thus enabling non-experts to understand the dynamic behavior of complex vehicle systems. This application will contribute to an enhanced validation of the vehicle and the ability to collaborate in a distributed real-time virtual environment. By supporting test procedures with real-time simulations and in particular 3D visualization, how the tests are conducted radically changes. The approach supports decision-making to become a more concurrent activity, as well as facilitating and enabling distributed collaborative work. Furthermore, the approach increases the opportunity to extract rich information of the vehicle and its systems, which provides a good basis for well-informed decisions.Godkänd; 2007; 20070531 (evan)</p

Validation of ADAMS/Car simulations and dynamic performance in multi-link suspensions

Due to the high costs of developing new chassis and suspensions, it is interesting to reduce the costs with time efficient MBA (Multibody System Analysis) programs like ADAMS, DADS, Mechanica, etc. In order to reduce developing time, hence costs, the simulations have to be as close the reality as possible. To get there, students, the future in mechanical engineering, have to learn about concurrent engineering, modeling, simulation and distributed engineering. Moreover, thesis work and research have to be carried out even further in this area to find new approaches and increase the knowledge. This thesis designs, simulates and verifies through vehicle testing a new suspension for a race car, which improves the entry and exit into turns while reducing under steer. Tools to enhance the acceleration, analyze control systems and build road data files are presented in this thesis for engineers and students of the future.Validerat; 20101217 (root

Hur pojkar och flickor lär sig könsnormer i hälsa : En diskursanalys av läromedel i idrott och hälsa

Studiens syfte är att identifiera olika hälsodiskurser i läromedel för idrott och hälsa, som riktas mot högstadiet och gymnasiet, som unga män respektive unga kvinnor socialiseras in i genom deras möte med läromedlen.Med en diskursanlytisk utgångspunkt och metod för att förklara bilders meningserbjudande i deras litterära kontext analyseras bilder och den litterära kontexten bilderna existerar i, från fem olika läromedel till idrott och hälsa. Det meningserbjudande bilderna innehåller problematiseras genom Foucaults teori om makt, och socialisationsteorins teori om socialisation och diskursernas reproduktion.Studien kommer fram till att hälsosamma kvinnor och män definieras olika. Den hälsosamma mannen är vältränad och muskulös. Han tränar framför allt styrka i överkroppen och uthållighet och träningen innehåller manliga element som fart och kraft. Den ohälsosamma mannen är inaktiv och misslyckas därmed med att vara en man.Den hälsosamma kvinnan är smal och vältränad. Hon tränar styrka i ben och rumpa, uthållighet och rörlighet. Träningen innehåller kvinnliga element som rörlighet, koordination, rytm och takt samt estetik. Kvinnan framställs som problematisk då en stor del av kvinnan existerar i en riskdiskurs genom att kvinnnan tränar för att förebygga och rehabilitera skada. Hon framställs även som psykiskt och mentalt ömtålig genom att stress och stresshantering är en stor del av kvinnans hälsodiskurs. Den hälsosamma kvinnan tränar, men endast på måttlig intensitet då hon riskerar att bli skadad eller drabbas av ohälsosamma skönhetsideal. Samtidigt undviker den hälsosamma kvinnan att äta fel då detta kan leda till ohälsa.Både hälsosamma män och kvinnor är fysiskt attraktiva, och den hälsosamma naturliga människan är i naturen tillsammans med det motsatta könet

Distribuerad simulering och visualisering av fordonsdynamik i realtid

Kvalitet och funktionalitet gällande system i dagens fordon (bilar) beror till stor del på hur fordonsutvecklare och dess underleverantörer samarbetar under processen för fordonets utveckling. Brist på samarbete, och kommunikationssvårigheter, mellan leverantörer, fordonstillverkare, och även inom fordonsutvecklarens egen organisation skapar problem och förseningar, som ofta är kostsamma. Metoder och verktyg behöver utvecklas som stödjer hela utvecklingsprocessen, och samarbetet mellan de olika aktörerna, samtidigt som verktygen måste vara enkla att arbeta med och att implementera för att de ska användas för sitt tänkta syfte.Godkänd; 2007; 20070606 (tobias)Fastelaboratoriet – VINNEXC, CASTT - Centre for Automotive Systems Technologies and Testin

Distribuerad simulering och visualisering av fordonsdynamik i realtid

Kvalitet och funktionalitet gällande system i dagens fordon (bilar) beror till stor del på hur fordonsutvecklare och dess underleverantörer samarbetar under processen för fordonets utveckling. Brist på samarbete, och kommunikationssvårigheter, mellan leverantörer, fordonstillverkare, och även inom fordonsutvecklarens egen organisation skapar problem och förseningar, som ofta är kostsamma. Metoder och verktyg behöver utvecklas som stödjer hela utvecklingsprocessen, och samarbetet mellan de olika aktörerna, samtidigt som verktygen måste vara enkla att arbeta med och att implementera för att de ska användas för sitt tänkta syfte