In recent years, there have been remarkable advancements in automated driving systems. Consumer protection organizations, such as Euro NCAP, play a pivotal role in enhancing the overall safety of these modern vehicles. While previous emphasis has been on passive safety, the significance of active safety systems has surged in recent years. Evaluating the performance of these systems now relies on standardized test scenarios designed to simulate real-world accidents. Addressing this challenge, the future necessitates the incorporation of virtual methods to supplement traditional track tests. Given the complex nature of high-dimensional test cases, an exhaustive grid search is exceedingly time-consuming. In light of this challenge, we present a novel testing method utilizing search-based testing with Bayesian Optimization to efficiently navigate and explore the expansive search space of Euro NCAP CCR scenarios to identify the performance-critical scenarios. The methodology incorporates the Brake Threat Number as a robust criticality metric within the fitness function, providing a reliable indicator for assessing the inevitability of collisions. Furthermore, the research utilizes a surrogate model derived from the evaluation points used by the optimization algorithm to determine the performance-critical boundary that separates the critical and the non-critical scenarios. Additionally, this approach leverages the surrogate model for conducting sensitivity analysis, explaining the impact of individual parameters on the system’s output.

Depuis l'introduction du premier système ABS par Bosch, en 1978, de nombreux algorithmes de commande pour les systèmes ABS ont été proposés dans la littérature. En général, ces algorithmes peuvent être divisés en deux catégories : ceux basés sur une logique de régulation déterminée par des seuils sur l'accélération angulaire des roues et ceux basés sur la régulation du taux de glissement. Chaque approche a ses avantages et ses inconvénients. D'une manière simplifiée, on peut dire que le point fort du premier type est sa robustesse ; tandis que ceux du deuxième type sont leur courte distance de freinage (sur les terrains secs) et leur absence de cycles limite. Au milieu de cette dichotomie industrielle/académique, en se basant sur un concept appelé extended braking stiffness (XBS), une classe complètement différente de stratégies de commande pour l'ABS a été proposée par certains chercheurs. Ce concept combine les avantages des deux approches. Néanmoins, puisque l’XBS n'est pas directement mesurable, elle introduit la question de son estimation en temps réel. La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude de ce problème d'estimation et à une généralisation de la technique proposée à une plus grande classe de systèmes. D'un point de vue technologique, la conception des systèmes de contrôle pour l'ABS est fortement dépendante des caractéristiques physiques du système et des performances de l'actionneur. Les algorithmes de commande actuels pour l'ABS sur les véhicules, par exemple l'algorithme ABS de Bosch, sont basés sur des approches heuristiques qui sont profondément liées à la nature hydraulique de l'actionneur. Ils ne fonctionnent correctement qu'en présence d'un retard spécifique associé à la nature hydraulique de l'actionneur. Pour les systèmes de freinage qui ont un retard différent de ceux des actionneurs hydrauliques, comme les moteurs-roues électriques par exemple (un retard plus court) ou les freins pneumatiques des semi-remorques (un retard plus grand), ils ne sont plus appropriés et ont un fonctionnement déficient. Par conséquent, l'adaptation des algorithmes standards de l'ABS pour d'autres actionneurs avancés devient un objectif primordial dans l'industrie automobile. Cet objectif peut être atteint par la compensation des retards induits par les actionneurs. La deuxième partie de cette thèse se concentre sur cette question, et à la généralisation de la technique proposée à une classe particulière de systèmes non linéaires.Tout au long de cette thèse, nous utilisons deux techniques de linéarisation différentes : la linéarisation de la dynamique d'erreur dans la construction des observateurs basés sur des modèles et la linéarisation basée sur le retour d'état restreint. La première est l'une des façons les plus simples pour synthétiser un observateur pour des systèmes dynamiques avec sortie et pour analyser sa convergence. L'idée principale est de transformer le système non linéaire original via un changement de coordonnées en un système différemment formalisé, qui admette un observateur avec une dynamique d'erreur linéaire et les gains de l'observateur peuvent donc être facilement calculés pour en assurer la convergence. Cette dernière est une méthode classique pour commander des systèmes non linéaires en les convertissant en une équation d'état linéaire contrôlable via l'annulation de leurs non-linéarités. Il convient de mentionner que les résultats existants pour la synthèse des observateurs par la linéarisation de l'erreur dans la littérature ne sont appliqués que pour le cas des changements réguliers de l'échelle de temps. Cette thèse explique comment les étendre aux cas des changements singuliers de l'échelle de temps. Par ailleurs, la thèse combine la linéarisation classique par retour d'état avec une nouvelle méthode de compensation du retard de l'entrée pour résoudre le problème de suivi de la sortie pour des systèmes linéarisables par retour d'état restreint avec des retards de l'entrée. / Many control algorithms for ABS systems have been proposed in the literature since the introduction of this equipment by Bosch in 1978. In general, one can divide these control algorithms into two different types: those based on a regulation logic with wheel acceleration thresholds that are used by most commercial ABS systems; and those based on wheel slip control that are preferred in the large majority of academic algorithms. Each approach has its pros and cons [Shida 2010]. Oversimplifying, one can say that the strength of the first ones is their robustness; while that of the latter ones their short braking distances (on dry grounds) and their absence of limit cycles. At the midpoint of this industry/academy dichotomy, based on the concept of extended braking stiffness (XBS), a quite different class of ABS control strategies has been proposed by several researchers (see, e.g., [Sugai 1999] and [Ono 2003]). This concept combines the advantages from both the industrial and academic approaches. Nevertheless, since the slope of the tyre characteristic is not directly measurable, it introduces the question of real-time XBS estimation. The first part of this thesis is devoted to the study of this estimation problem and to a generalization of the proposed technique to a larger class of systems. From the technological point of view, the design of ABS control systems is highly dependent on the ABS system characteristics and actuator performance. Current ABS control algorithms on passenger cars, for instance the Bosch ABS algorithm, are based on heuristics that are deeply associated to the hydraulic nature of the actuator. An interesting observation is that they seem to work properly only in the presence of a specific delay coming from the hydraulic actuation [Gerard 2012]. For brake systems that have different delays compared to those of hydraulic actuators, like electric in-wheel motors (with a smaller delay) or pneumatic trailer brakes (with a bigger delay), they might be no longer suitable [Miller 2013]. Therefore, adapting standard ABS algorithms to other advanced actuators becomes an imperative goal in the automobile industry. This goal can be reached by the compensation of the delays induced by actuators. The second part of this thesis is focused on this issue, and to the generalization of the proposed technique to a particular class of nonlinear systems. Throughout this thesis, we employ two different linearization techniques: the linearization of the error dynamics in the construction of model-based observers [Krener 1983] and the linearization based on restricted state feedback [Brockett 1979]. The former is one of the simplest ways to build an observer for dynamical systems with output and to analyze its convergence. The main idea is to transform the original nonlinear system via a coordinate change to a special form that admits an observer with a linear error dynamics and thus the observer gains can be easily computed to ensure the observer convergence. The latter is a classical method to control nonlinear systems by converting them into a controllable linear state equation via the cancellation of their nonlinearities. It is worth mentioning that existing results for observer design by error linearization in the literature are only applied to the case of regular time scalings ([Guay 2002] and [Respondek 2004]). The thesis shows how to extend them to the case of singular time scalings. Besides, the thesis combines the classical state feedback linearization with a new method for the input delay compensation to resolve the output tracking problem for restricted feedback linearizable systems with input delays.

Cette thèse est consacrée à la mise au point d'une machine moléculaire artificielle sous la forme d'un [1]rotaxane, capable de synthétiser différents polymères de façon autonome. Au cours de cette étude, nous avons réalisé la première synthèse hautement diastéréosélective de [1]rotaxanes par la méthode de reconnaissance active catalysée au cuivre(I). Nous avons montré qu'un frein moléculaire est nécessaire pour assurer la stabilité de l'architecture entrelacée. De plus, l'utilisation d'un macrocycle avec une chaine latérale courte est indispensable pour favoriser la synthèse de lassos moléculaires. Enfin, le centre asymétrique du frein moléculaire guide la stéréosélectivité de la réaction. Ceci permet de faire la synthèse stéréodivergente de [1]rotaxanes à partir de macrocycles énantiomériquement purs. La seconde partie du projet concerne et de la processivité potentielle de ce type d'architecture moléculaire. Dans ce cadre, nous avons construit un [2]rotaxane présentant un stoppeur labile et une fonction thiol protégée sur la chaine latérale du macrocycle. La libération contrôlée du thiol induit la formation d'un [1]rotaxane piégé in situ par un nucléophile indiquant le potentiel de cette approche pour la conception de machines moléculaires fonctionnant de façon itérative. / This thesis is devoted to the development of an artificial molecular machine in the form of [1]rotaxane, designed to synthesize different kind of polymers autonomously. During this study, we accomplished the first highly diastereoselective synthesis of [1]rotaxanes by the copper(I)-catalysed active template method. We showed that a molecular brake was necessary to ensure the stability of the interlocked architecture. Moreover, the use of a short lateral chain of the macrocycle is essential to promote the synthesis of molecular lassos. Finally, the asymmetric center of the molecular brake induces the stereoselectivity of the reaction. This allows us to accomplish the stereodivergent synthesis of [1]rotaxanes from enantiomerically pure macrocycles. The second part of this project concerns the study of the potential processivity of this kind of molecular architecture. In this context, we built a [2]rotaxane which has a labile stopper and a protected thiol moiety on the lateral chain of the macrocycle. The controlled release of the thiol leads to the formation of a [1]rotaxane trapped in situ by a nucleophile, showing the potential of this approach for the design of molecular machines working processively.

This thesis deals with design of CNC lathe milling head with B axis. Thesis includes research in CNC turning machines, their tool systems and overview of manufacturers of milling B axis. It also includes calculation of machining forces, design of spindle and design of B axis including necessary calculations. Part of this thesis is also 3D model and assembly drawing, 2 manufacturing drawings and list of items.

This master’s thesis deals with the design of equipment for testing differentials. The aim of the thesis is therefore the design of a special device that will be able to measure the steady and transient characteristics of differentials. Master’s thesis is divided into four chapters. The first chapter points out the disadvantages of fully open and closed differentials, the second deals with a basic overview of the structures and design of self-locking differentials. The third chapter deals with research of existing devices that test and measure the characteristics of differentials. The fourth chapter then discusses the possible drives of the tested unit. The fifth chapter focuses on the actual construction design of the test equipment. The subsequent sixth chapter then solves the strength calculations of the chosen structural elements of this device.

Die vorliegende Arbeit beschreibt ein generisches Verfahren zur wahrscheinlichkeitsbasierten Erkennung von Fahrsituationen und Fahrmanövern für sicherheitsrelevante Fahrerassistenzsysteme. Fahrsituationen und Manöver unterliegen einer gewissen Unsicherheit basierend auf der unterschiedlichen Situationswahrnehmung bzw. Manöverdurchführung der Fahrzeugführer. Diese Unsicherheitskomponente wird in den Ansatz zur Situations- und Manövererkennung mit einbezogen. Ein weiterer Unsicherheitsaspekt beruht auf den ungenauen Umgebungsinformationen auf denen die Situations- und Manövererkennung basiert. Beide Unsicherheitsursachen sind völlig unabhängig voneinander und werden aus diesem Grund separat betrachtet und modelliert. Zur Modellierung dieser beiden Unsicherheitsaspekte bedient sich der vorgestellte Ansatz der Fuzzy-Theorie, der Theorie der probabilistischen Netzen sowie Verfahren zur Fehlerfortpflanzung und Sensitivitätsanalyse. Nach der theoretischen Vorstellung dieser Methodiken wird in der Arbeit detailliert auf den Einsatz und das Zusammenspiel der einzelnen Verfahren zur Erkennung der Fahrsituationen und Fahrmanöver eingegangen. Die Umsetzbarkeit des vorgestellten Verfahrens wird am Beispiel der Notbremssituation gezeigt. Die Notbremssituation setzt sich aus unterschiedlichen Teilsituationen und Manövern zusammen. Die Erkennung der einzelnen Situationen und Manöver sowie die Zusammenführung zur übergeordneten Notbremssituation wurden mit Hilfe des vorgestellten Verfahrens realisiert. Zur Evaluierung der Erkennungsgüte wurden sowohl Messdaten aus dem Straßenverkehr als auch realitätsnahe Daten, aufgezeichnet auf Versuchsstrecken, herangezogen. / The present work describes a generic method for the probabilistic identification of driving situations and driving manoeuvres for safety relevant driver assistance systems. Driving situations and driving manoeuvres underlie a certain uncertainty based on the different situation perception and manoeuvre execution of the driver. This uncertainty component is considered in the approach for the situation and manoeuvre identification. An additional uncertainty aspect is based on the inaccurate environment information, the identification of driving situations and manoeuvres depend on. Both uncertainty aspects are completely independent and are considered and modelled separately for this reason. For modelling both of these uncertainty aspects the present approach is using the fuzzy theory, probabilistic networks, as well as methods for error propagation and sensitivity analysis. After introducing these techniques theoretically, the application and the interaction of the single methods to identify the driving situations and manoeuvres is described in detail. The practicability of the introduced proceeding is shown exemplarily on the emergency brake situation. The emergency brake situation consists of several situation and manoeuvre components. The identification of the single situations and manoeuvres as well as the combination to the higher emergency brake situation is realised with the introduced proceeding. Measuring data gathered on road traffic and close to reality data measured on a test track were used to evaluate the identification quality.

In this thesis, the feasibility to integrate an brake disc and electric machine is investigated. In wheel motors (IWMs) have several advantages, such as saving space in the vehicle, individual and direct control at the wheels and the absence of a mechanical transmission. However, today’s IWMs are heavy and, thus, negatively affect the driving performance of the vehicle due to the increase of the unsprung mass. By integrating an already existing part in the wheel, this increase of the unsprung mass can be minimized. The brake disc manages high temperatures, a significant wear in rough environ-ment, which puts high demands on the rotor. The second part of the machine, the stator, will be significantly affected by the high temperatures of the rotor. The temperatures of the stator are transferred by convection, conduction and radiation from the rotor or brake disc. Liquid cooling of the stator back is analyzed as a potential solution for handling the high temperatures. In order to analyze the feasibility of the concept, thermal, electric and mechanical modelling has been used. The evaluation whether it is possible or not to integrate the brake disc has been with regard to the results of weight, cost, thermal tolerance and electric performance. / I detta arbete undersöks möjligheten att integrera en bromsskiva med elmaskin. Hjul-motorer har flera fördelar, bland annat sparas utrymme i själva bilen, individuell kontroll samt drivning av hjulen utan mekaniska transmissioner. Men hjulmotorer som kan användas idag väger oftast så pass mycket att den odämpade massan ökar kritiskt och köregenskaper av fordonet då blir lidande. Genom att integrera en befintlig del i hjulet kan ¨okningen av odämpade massan minskas. Att använda bromsskivan som rotor, kräver att denna tål temperaturer ¨over 500◦C samt påfrestningar och slitage som en vanlig mekanisk friktionsbroms måste uthärda. Den andra delen av maskinen, statorn kommer även denna att påverkas av de höga temperaturerna av bromsskivan som kommer ledas via konvektion, konduktion och strålning. Möjligheten att kyla statorn med vätska och om detta är tillräckligt undersöks. För att analyserna genomförbarheten av projektet har termiska, elektriska och mekaniska modeller använts. Resultaten har analyserats där maskinens vikt, kostnad, termisk tålighet och elektrisk prestanda har legat till grund för bedömningen om lösningen; att integrera en broms-skiva med elmaskin är rimlig eller ej.

Syftet med projektet var att ta fram en ny cykelbelysning för att höja cyklisters säkerhet och förenkla trafikregler samt utförandet av signalering. Genom en nulägesanalys av befintliga produkter, elektronikkomponenter och slutanvändarnas uttalanden kunde kundbehov tas fram. Därefter rangordnades kundbehoven och en funktionslista tillsammans med en produktspecifikation kunde verkställas. Med dem som grund utfördes en idégenerering med flera olika lösningskoncept där ett val gjordes baserat på en Kesselringmatris. Det vinnande konceptet var ett par pedaler med integrerad belysning. Genom en accelerometer fungerar pedalen som en bromslykta och med hjälp av en extern kontroll kan körriktningsvisare sättas igång som projiceras på marken. Elektriciteten som behövs till pedalernas belysning genereras när cyklisten roterar pedalaxeln via en generator. Som slutsats uppfylldes projektets mål men mer arbete behöver göras kring projektets avgränsningar för en färdig produkt. / The purpose of the project was to develop a new bicycle light in order to improve cyclists’ safety and to make it easier for them to follow traffic regulations. Using a status analysis of existing products, electronics and the end users statements the customer needs could be documented. Then the needs were ranked and a function list together with a product specification was produced. With them as a base the brainstorming could begin where multiple concept solutions were made and one of them chosen as a winner through a Kesselring matrix. The winning concept was a pair of pedals with integrated lighting. With the help of an accelerometer the pedal worked as a brake light and with an external control system turn signals could be turned on and were projected on the ground. The electricity needed for the pedals light system is generated when the user rotates the pedal axis with the help of a generator. As a conclusion all the project goals were fulfilled but more work needs to be done regarding the projects limitations for a complete production ready product.

Purpose of engaged task is elaborate a functional mechanism to emergency brake for escalators company Otis. To this purpose is gradually reached up in several phases. In primary phase was taken view on similar products from competitive company and do not get in conflict with patent right, in second phase was needed delimitate working space for brake and exact specification of straining. In next steps the proposal and test phase is blending together. In this moment emergency brake has own shape and first tests are showing the functions, but as well necessity modification of same elements on brake and on escalator.