The demand for higher velocities and heavier axle loads for freight trains leads to higher forces on the railway wheels which in turn lead to an increase in stresses on and below the surface of the wheel-rail contact. By time, this induces wear on the wheels which consequently lead to higher maintenance costs and in some cases accidents. The ability to predict the evolution of wheel profiles due to uniform wear has been demonstrated with a rather accurate precision in most operational conditions. These wear models are based on wear coefficients and since they are not usually valid for real operational conditions, the models are generally calibrated against real-life scenarios in order to adjust the coefficients from test conditions to real-life lubrication conditions. This engineering approach can be useful in prediction of wear in systems where the materials and contact conditions do not vary. However, when addressing material development focused on reducing specific damage modes, the approach is of limited use because the obtained wear coefficients are not directly related to material properties. Therefore, attempts towards developing physical fracture propagation models that relates to the contact conditions and material properties have been made. The purpose has been to retrieve vital information about where a fracture initiates and how it propagates. In the long run, it is of great interest to be able to attain information about how a material particle is removed from the contact surface. Studies for this type of model was done in the 70’s and 80’s mainly with pin-disk experiments but has not been utilized in the specific field of wheel-rail contact. The thesis is part of the FR8RAIL project arranged by the European rail initiative Shift2Rail. Literature studies have been the basis for the thesis in order to gain vital insights into fracture mechanics and other related fields. The physical fracture propagation models have been constructed in the FE software Abaqus with the implementation of the XFEM. For the 2D model, the fracture initiates at the top of the implanted inclusion when the friction coefficient is  and propagates upwards a few elements. For , the fracture initiates at the right surface boundary where the pressure distribution and traction is applied. The fracture propagation angle increases relative to the surface as the friction coefficient value is increased. The fracture for the 3D model extends broader compared to the 2D model at the top of the inclusion in the case of . The fracture initiates at the same surface location as for the 2D model for . The fracture propagation is however non-existent due to convergence problems. The FE-models constructed are initial steps towards analysing the fracture propagation and closely related phenomena for a railway freight wheel in detail. At the end of the thesis, the simplified models give mainly information about the fracture initiation, propagation and its patterns. From this first phase, further adjustments and improvements can take place in order to eliminate the margins of error. In the long run, fully integrated models with further implementations such as detailed microstructure for the contact conditions, plastic behaviour for the material, and complete three-dimensional models can finally be employed. / Efterfrågan på högre hastigheter och tyngre axelbelastningar för godståg leder till högre krafter på järnvägshjulen som i sin tur leder till ökade spänningar på och under ytan vid hjul-räl-kontakten. Med tiden induceras slitage på hjulen som följaktligen leder till höga underhållskostnader och i vissa fall olyckor. Förmågan att förutse utvecklingen av hjulprofiler på grund av enhetligt slitage har visats kunna ske med en noggrann precision under de flesta driftsförhållanden. Dessa slitagemodeller bygger på slitagekoefficienter, och eftersom de vanligtvis inte är giltiga under realistiska driftsförhållanden är modellerna i allmänhet kalibrerade mot verkliga händelseförlopp för att justera koefficienterna från testförhållandena till realistiska smörjförhållanden. Detta tekniska tillvägagångssätt kan vara användbart vid prognos av slitage i system där material och kontaktförhållanden inte varierar. När man addresserar materialutveckling inriktad på att reducera specifika skadelägen är emellertid tillvägagångssättet av begränsad användning eftersom de erhållna slitagekoefficienterna inte är direkt relaterade till materialegenskaper. Därför har försök gjorts till att utveckla fysikaliska sprickbildningsmodeller som relateras till kontaktförhållanden och materialegenskaper. Syftet har varit att erhålla viktig information om var en spricka initieras och hur den fortskrider. I det långa loppet är det även av stor vikt att kunna erhålla information om hur en materialpartikel avlägsnas från kontaktytan. Studier för denna typ av modeller har gjorts på 70- och 80-talet i huvudsak med stift- och skivexperiment men har inte använts inom det specifika området för hjul-räl-kontakt. Avhandligen ingår i FR8RAIL-projektet som arrangeras av det europeiska järnvägsinitiativet Shift2Rail. Literaturstudier har varit grunden för avhandlingen för att få väsentlig insikt i frakturmekanik och andra relaterade områden. De fysiska sprickbildningsmodellerna har konstrueras i FE-mjukvaran Abaqus med XFEM som implementering. För 2D-modellen initieras sprickan överst vid den implanterade imperfektionen när friktionskoefficienten är  och propagerar uppåt några få element. För  initieras sprickan på högra ytgränsen där tryckfördelning och friktionskraft appliceras. Utbredningsvinkeln för sprickan ökar relativt till ytan då friktionskoefficienten ökar. Sprickan för 3D-modellen breder ut sig mer jämfört med 2D-modellen överst vid imperfektionen då . Sprickan initieras på samma ytplats som för 2D-modellen vid . Sprickbildningen är dock obefintlig på grund av konvergensproblem. De konstruerade FE-modellerna är initiala steg mot att analysera sprickutbredningen och närbesläktade fenomen för ett godstågs järnvägshjul i detalj. I slutet av avhandlingen ger de förenklade modellerna huvudsakligen information om sprickinitiering, utbredning och dess mönster. Ytterligare justeringar och förbättringar kan ske efter denna första fas i syfte att eliminera felmarginalerna. På lång sikt kan slutligen helt integrerande modeller med ytterligare implementeringar såsom detaljerad mikrostruktur för kontaktförhållandena, oelastiskt materialbeteende och kompletta tredimensionella modeller användas. / FR8RAIL

The industrial robot is a flexible and cheap standard component that can becombined with a milling head to complete low accuracy milling tasks. Thefuture goal for researchers and industry is to increase the milling accuracy, suchthat it can be introduced to more high value added operations.The serial build up of an industrial robot bring non-linear compliance andchallenges in vibration mitigation due to the member and reducer design. WithAdditive Manufacturing (AM), the traditional cast aluminum structure couldbe revised and, therefore, milling accuracy gain could be made possible due tostructural changes.This thesis proposes the structural changes that would improve the millingaccuracy for a specific trajectory. To quantify the improvement, first the robothad to be reverse engineered and a kinematic simulation model be built. Nextthe kinematic simulation process was automated such that multiple input parameterscould be varied and a screening conducted that proposed the mostprofitable change.It was found that a mass decrease in any member did not affect the millingaccuracy and a stiffness increase in the member of the second axis would increasethe milling accuracy the most, without changing the design concept. To changethe reducer in axis 1 would reduce the mean position error by 7.5 % and themean rotation error by 4.5 % approximately, but also reduces the maximumspeed of the robot. The best structural change would be to introduce twosupport bearings for axis two and three, which decreased the mean positioningerror and rotation error by approximately 8 % and 13 % respectively. / En industrirobot är en anpassningsbar och relativt billig standardkomponent.Den kan utrustas med ett fräshuvud för att genomföra fräsoperationer med låg noggrannhet. Det framtida målet för forskare och industri är att öka noggrannheten vid fräsning så att dess användningsområde kan utökas till ändamål som kräver högre precision.Den seriella uppbyggnaden av en industrirobot medför icke-linjär styvhet och därmed utmaningar vid vibrationsdämpning. Detta på grund av den strukturella uppbyggnaden då en industrirobot kan förenklat sägas vara uppbyggd av balkelement som i ledpunkterna kopplas samman av växellådor. Med friformsframställning kan en mer komplex struktur erhållas jämfört med traditionellt gjuten aluminiumkonstruktion därmed skulle en ökad noggrannhet vid fräsning kunna uppnås.Det här examensarbetet föreslår strukturella ändringar som skulle kunna öka noggrannheten vid fräsning för en specifik fräsbana. För att kvantifiera förbättringen, var det först nödvändigt att utgående från tillgänglig data konstruktion en specific robot samt att bygga en kinematisk modell. Därefter automatiserades beräkningsflödet så att ett flertal indata kunde varieras. Detta resulterande i en kombinationsstudie som visade den mest gynsamma strukturella förändringen.Det visade sig att en minskning av balkelementens massa inte påverkade nogrannheten. Att öka styvheten i balkelementet från den andra axeln skulle d¨aremot öka nogrannheten mest utan att behöva ändra robotens uppbyggnad.Att byta växellåda i första axeln kan öka positionsnogrannheten med nära 7.5 % och rotationsnoggrannheten med cirka 4.5 % men ändringen sänker samtidigt den maximala hastigheten. Den bästa strukturella förändringen vore att introducera ett stödlager vid axel två respektive tre, vilket skulle förbättra positionsnogrannheten med cirka 8 % och rotationsnogrannheten med nära 13 %.

Control and balancing of an inverted pendulum has gained a lot of attention over the past few decades due to its unstable properties. This has become a great challenge for control engineers to verify and test the control theory. To control and balance an inverted pendulum, proportional integrated derivative (PID) method or linear quadratic regulator (LQR) method can be used through which a lot of simulations can be done using the represented theories.Since urban population is increasing at a very alarming rate, there is a need to discover new ways of transportation to meet the future challenges and demands. Scania has come up with a new conceptual bus called NXT which aims to develop a modular vehicle that should configure and re-configure themselves between different transportation tasks. NXT vehicle has front and rear drive modules which can be represented as single axle, two-wheeled vehicles which in-turn can be viewed as an inverted pendulum with a huge Center of Gravity. Controlling and balancing of the pod or drive module precisely and accurately is an interesting challenge since it is an unstable inverted pendulum with huge center of gravity (COG). This behaviour of the system has created a research question whether the module is controllable or not.Therefore this thesis focuses on the possibility of controlling the pod which is a two-wheeled inverted pendulum vehicle with a COG offset. Also, the thesis focuses on the construction, mod-elling, testing and validation of a down-scaled model, what sensors are needed to balance the pod precisely, how the sensors must be integrated with the system and how the pod can be controlled remotely from a certain distance by a human. The developed pod houses the technologies like sensors, BLDC motor controllers, hoverboard, Arduino board and Bluetooth transmitters.The Master Thesis starts by presenting an introduction to the inverted pendulum theories, Scania NXT project, information about the research methods, thesis outline and structure . It continues by describing related literature about the inverted pendulums, segways, hoverboards, motor controllers and Arduino boards. Afterwards, the process of deriving a mathematical model, together with simulation in Matlab, Simulink and Simscape is described. Later, construction of the pod is made and lot of effort is put to run the pod. Since the pod needs to be controlled remotely by a human, a remote controlled systemis implemented via mobile phone using an app and finally the thesis is finished with a conclusion and ideas for future work. / Reglering och balancering av en inverterad pendel har väckt stor uppmärksamhet över de senaste decennierna på grund av dess instabila egenskaper. Det har skapat stora utmaningar för regleringenjörer eftersom området tillåter test och verifikation av diverese lösningar. För reglering och balansering av en inverterad pendel, så kan en regulator med proportionell, integral och derivat (PID) konstanter eller en linjär kvadratisk regulator (LQR) användas tillsammans med simuleringar för att bekräfta teorin.I och med att stadsbefolkningen ökar i mycket hög takt, så uppstår behovet av att uppfinna nya transportmedel för att lösa framtida utmaningar och krav. Scania har tagit fram en ny konceptbuss som heter NXT, med målet att utveckla ett modulfordon som kommer att konfigurera och rekonfigurera sig själva mellan olika transportuppgifter. NXT-fordonet har fram- och bakdriv-moduler som kan representeras som enaxlade tvåhjuliga fordon, vilka i sin tur kan betraktas som en inverterad pendel med en stor massa. Att reglera och balansera drivmodulen på ett noggrant sätt är en utmaning eftersom det är ett mycket instabilt system med enorm massa och en okänd tyngdpunkt. Systemets beteende har skapat en forskningsfråga om modulen är reglerbar eller inte.Denna uppsats fokuserar därmed på möjligheterna att kunna reglera drivmodulen samt vilka begränsningar det finns. Uppsatsen fokuserar också på konstruktion, modellering, testning och validering av en nedskalad modell, vilka sensorer som krävs för att balansera drivmodulem, samt hur sensorerna måste integreras med systemet för att kunna fjärstyra fordonet från ett visst avstånd. Utveckingen av en sådan nedskalad modell berör olika områden såsom sensorer, BLDC-motorstyrenheter, hoverboard balanserings scootrar, Arduino kretskort och Bluetooth-sändare/mottagare.Uppsasten börjar med en introduction om olika inverterade pendel teorier, Scania NXT project, forskningsmetoder, en översikt och övergripande struktur. Vidare fortsätter beskrivining av relaterade litteratur om inverterade pendel, Segway, hoverboard, borstlösa motor styrenheter och Arduino kretskort. Senare fortsätter processen för att härleda matematiska modeller som beskirver systemet, tillsammans med simuleringar i Matlab, Simulink och Simscape. Därefter beskrivs konstruktionen av en nedskalad modell av drivmodulen och beskrivning av nödvändiga processer för att få hårdvara och mjkukvara att fungera ihop. Då fordonen ska ha möjlighet att fjärrstyras, så implementerades en bluetooth enhet tillsammans med en programmerbar mobil applikation. Slutligen avlutas uppsatsen med resultat, slutsats och diskussioner och förslag till framtida arbeten.

Hydrofoiling in general has the potential to revolutionize watercraft in the future since it allows smoother and faster transport on water with less energy consumption than traditional planning hulls. Even if the concept of hydrofoiling has been around since the last century, development in control theory and material science together with increased computing power has led to a growing interest for the technology. Especially in water sports such as speed sailing and surfing due to its superiority in speed and comfort. Researchers and students at the Engineering Mechanics Department at KTH, Royal Institute of Technology, Stockholm are working on a new type of watercraft, utilizing only one single hydrofoil with the intention to minimize drag for faster and smoother rides in various wave and weather conditions. The difficulties lie in understanding the relationship between actuators and the mechanics. This thesis is a continuation work from a previous thesis which designed a control strategy based on a model with 4 degrees of freedom (DOF). Due to simplifications and linearizations, the 4 DOF model was not rich enough to meet the performance requirements. This thesis presents a 6 DOF model by deriving the mechanical equations for the spherical inverted pendulum and actuation from the hydrofoiling module. The inverted pendulum model is a well-known control problem that can be solved with different strategies. By showing that the hydrofoiling concept can be modelled as an inverted pendulum, it is also shown that it can be controlled as an inverted pendulum. The derived model is used together with an Extended Kalman Filter to create an observer. The observer is validated with a spherical inverted pendulum model in Matlab and the block diagram environment, Simulink. Simulation results show that the 6 DOF model is able to produce accurate state estimation of the watercraft even in the presence of stochastic measurement noise. It is also concluded that viscous forces, that arise from the watercraft being partly surrounded by water and partly by air, need further investigation. / Principen för bärplan är att generera lyftkraft från vattnet på samma sätt som flygplansvingar genererar lyftkraft från luften för att lyfta farkostens skrov ur vattnet. Detta minskar motståndet från friktionen mellan skrov och vatten vilket möjliggör snabbare och jämnare transport på vatten med en lägre energiförbrukning än traditionella planande skrov. På senare år har tekniken fått ett uppsving i och med framsteg inom strömningsmekanik, reglerteknik och materiallära. Detta i takt med datorers ökande beräkningskraft har lett till att bärplanskonstruktioner har kunnat uppvisa en överlägsenhet i vattensporter som kappsegling och surfing när det kommer till fart och komfort. Forskare och studenter på avdelningen för farkostteknik och solidmekanik vid Kungliga Tekniska Högskolan, Stockholm arbetar med att ta fram en ny typ av farkost med en minimal bärplansdesign, FoilCart. Dess utformning gör att det mekaniska beteendet kan liknas vid en inverterad pendel, vilket är ett välkänt, olinjärt reglerproblem som kan lösas på flera sätt. Denna avhandling är ett vidarearbete som bygger på en modell med fyra frihetsgrader från en tidigare avhandling kring FoilCart-projektet. Modellen med fyra frihetsgrader var, på grund av förenklingar och linjärisering av systemdynamiken, bristfällig och kunde inte garantera en robust balansering av farkosten förutom i linjäriseringspunkten. Modellen som presenteras i denna avhandling har sex frihetsgrader. Mekaniken och systemdynamiken härleds från den sfäriska inverterade pendeln tillsammans med styrningen från bärplansmodulen, utan förenklingar och linjärisering. Modellen används i ett Kalmanfilter för att konstruera en observatör för tillståndsrekonstruktion. Den framtagna modellen valideras med en FoilCart-modell i Simulink. Resultaten visar att observatören kan ge en noggrann tillståndsrekonstruktion även vid simulerat mätbrus i mätsignalen. Avhandlingen syftar till att visa hur den inverterade pendelmodellen kan användas vid framtida implementation av rekonstruerad tillståndsåterkoppling. I och med avgränsningar i avhandlingen finns det också en del strömningsmekaniska aspekter som inte tagits med vid framtagningen av denna modell. Eftersom farkosten delvis är omgiven av vatten och delvis av luft skulle det vara intressant att undersöka om noggrannheten i tillståndsrekonstruktionen kan förbättras genom att använda avancerad strömningsmekanik.

Sustainability thinking and environmental questions are often in the center of news today. Our planet is changing and us humans need to change our lifestyle in order to avoid potentially devastating events. New laws and regulations, along with new sustainability goals, are constantly arriving around the world. Within the maritime industry, multiple emission goals have recently been implemented which puts a lot of pressure on shipping companies around the world. This thesis introduces a new sales-tool, The Ecolometer, which purpose is to support sales-processes within Volvo Penta. The tool uses a Product Environmental Footprint methodology to quantify different environmental impact categories based on the Nine Planetary Boundaries model. Based on the Planetary Boundaries model, some focus categories have been selected which has been set as requirements for the new tool. The tool have been validated and tested on some cases, where different propulsion systems where investigated. The results shows that the method and tool is useful and applicable to the intended purpose. The tool provides an efficient and easy way to quantify and optimize environmental impact throughout the lifecycle of a vessel, while in the meantime making sustainability thinking accessible, and popular within the industry. The thesis also shows how necessary it is for Volvo Penta the implement this tool, in order to ensure that their sustainability investments is going in the right direction. / Miljöfrågor ligger ofta i fokus i dagens debatt, och att tänka miljövänligt och hållbart blir allt mer ett socialt krav. Vår planet förändras, och vi människor måste göra stora förändringar i hur vi lever för att undvika att potentiella katastrofer uppstår. Nya lagar, regler och hållbarhetsmål är konstant uppsatta runt om i världen för hur vi ska leva. Inom den maritima industrin sattes nyligen stora mål upp i hur mycket utsläpp som tillåts för fartyg runt vilket sätter stor press på företag inom branschen runt om i världen. Denna uppsats introducerar ett nytt försäljningsverktyg, Ecolometern, vars syfte är att hjälpa och assistera Volvo Pentas säljprocesser. Verktyget använder sig av en Product Environmental Footprint metodologi för att kvantifiera miljöpåverkan utifrån olika kategorier i Nine Planetary Boundaries modellen. Baserat på modellen, har ett antal kategorier valts ut, som agerar kriterier för det nya verktyget. Verktyget har även blivit validerat och testa mot ett antal case, där olika drivlinor har blivit analyserade. Resultatet visar att metoden och verktyget är användbart för det uppsatta syftet. Verktyget ger ett effektivt men enkelt sätt att visa och optimera miljöpåverkan sett till hela livscykeln av ett fartyg, samtidigt som det gör hållbarhetstänk mer tillgängligt och populärt inom industrin. Uppsatsen visar också på nödvändigheten för Volvo Penta att implementera detta verktyg, för att försäkra sig om att deras hållbarhetssatsningar verkligen går åt rätt håll.

The transition from internal combustion engine to battery electric cars is accompanied by a shift on the NVH issues damaging the passenger comfort. The rolling noise generated by the wheels and tyres is in particular characterized by an increasing attention from OEMs and car manufacturers. Among the causes of the rolling noise are the vibrations generated at the wheel, which are transmitted to the vehicle interior through its structure. To limit these vibrations at their source, a new innovative concept has been proposed at Stellantis. This idea is based on the use of a specific type of vibration absorber known by the acronym MTMD (Multiple Tuned Mass Damper).First, the existing literature about vibrations absorbers and optimisation techniques has been reviewed. Then, initial simulations on a global model comprising the wheel and beam-like resonators have shown how this system can effectively reduce a resonant peak.Optimisation processes have then revealed an important attenuation of a wheel resonance, even when the peak frequency is shifted. This demonstrated how important the distribution of resonators resonance frequencies are and their damping ratios when designing a robust and efficient MTMD.Finally, local resonators have been designed and modelled by considering the constraints for an integration on a wheel. A satisfactory design for resonators able to vibrate at the wanted frequency has been found. The beam-like resonators used in the first global model have then been replaced by these real resonators, confirming the possible gain with this device in a vehicle. / Övergången från förbränningsmotorer till batterielektriska bilar åtföljs av en övergång till NVH-frågor som kan påverka passagerarnas komfort. Det rullningsljud som genereras av hjul och däck får i synnerhet ökad uppmärksamhet från OEM:er och biltillverkare.Bland orsakerna till rullningsljudet finns de vibrationer som genereras vid hjulet och som överförs till fordonets inre genom dess struktur. För att begränsa dessa vibrationer vid källan har ett nytt innovativt koncept föreslagits av Stellantis. Idén bygger på användningen av en särskild typ av vibrationsdämpare som kallas MTMD (Multiple Tuned Mass Damper).Först har den befintliga litteraturen om vibrationsdämpare och optimeringstekniker gåtts igenom. Därefter har inledande simuleringar på en global modell som omfattar hjulet och balkliknande resonatorer visat hur detta system effektivt kan minska en resonanstopp.Optimeringsprocesserna har sedan bekräftat att hjulresonansen är kraftigt dämpad, även när toppfrekvensen är förskjuten. Detta visade hur viktig fördelningen av resonansfrekvenser och dämpningsförhållanden för resonatorer är när man utformar en robust och effektiv MTMD.Slutligen har lokala resonatorer utformats och modellerats genom att beakta begränsningarna för en integrering i ett hjul. En tillfredsställande utformning av resonatorer som kan vibrera vid den önskade frekvensen har hittats. De balkliknande resonatorer som användes i den första globala modellen har sedan ersatts av dessa riktiga resonatorer, vilket bekräftar den potentiella förbättringen med denna anordning i ett fordon.

This thesis focuses on the critical development of friction and blended braking capabilities for an electric driveline model intended for multiscale road-cargo simulations. In the rapidly evolving landscape of transportation, electric driveline technology has emerged as a key player in achieving sustainability and efficiency goals. This study addresses the pivotal aspect of braking performance within this context, aiming to optimize energy utilization and enhance road safety. Using a systems engineering approach, MATLAB, and Simulink, the work in this thesis focused on the construction of a comprehensive model of a Volvo FH truck with friction/blended braking and an Anti-lock Braking System (ABS). The model underwent rigorous validation against the New European Driving Cycle (NEDC) and subsequent simulation under NEDC, US06, WLTC3 driving cycles. The primary objective was to assess the impact of activating or deactivating the blended control system on the State of Charge (SOC) and energy consumption. Through iterative refinement, the model's energy consumption per kilometer closely approximated actual FH truck test values. Activating the blended control system consistently led to reduced energy consumption across all driving cycles, underscoring its potential to enhance sustainable and safe transportation solutions. Importantly, the ABS system functioned effectively throughout the simulations, ensuring vehicle safety, while the model maintained a consistent output speed aligned with the input speed. This abstract summarizes the research's focus, methodology, and key findings, highlighting the successful development and validation of a Volvo FH truck model with friction/blended braking and ABS systems. The results underscore the blended control system's capacity to improve energy efficiency, contributing to the pursuit of sustainable and efficient transportation solutions in the evolving landscape of electric driveline technology. / Detta examensarbete fokuserar på utvecklingen av en elektrisk drivlinemodell som inkluderar mixning av konventionell friktionsbromssystem och den elektriska drivlinans moment under regenerering. Modellen är avsedd för multiskaliga väg-och godstransportsimuleringar. I den snabbt föränderliga transportsektorn är elektrisk drivlineteknologi en viktig del för att uppnå hållbarhets- och effektivitetsmål. Detta arbete behandlar den avgörande aspekten av bromsprestanda i detta sammanhang och har som mål att optimera energianvändningen och kontrollera vägsäkerheten. Genom att använda s.k. systems engineering-metodik, MATLAB och Simulink, utvecklades en dynamisk modell av en Volvo FH-lastbil med friktions-/mixad bromsning och system för låsningsfria bromsar (ABS). Modellen genomgick en rigorös validering mot New European Driving Cycle (NEDC) och efterföljande simuleringar enligt NEDC, US06 och WLTC3-körcykler. Det primära målet var att bedöma effekten av att aktivera eller inaktivera det mixade kontrollsystemet på laddningsnivå (SOC) och energiförbrukning. Genom iterativ förbättring approximerade modellen energiförbrukningen per kilometer nära de faktiska provvärdena för FH-lastbilar. Aktivering av det blandade kontrollsystemet ledde konsekvent till minskad energiförbrukning för alla körcykler och underströk dess potential att förbättra hållbara och säkra transportsystem. Det är viktigt att notera att ABS-systemet fungerade effektivt genom alla simuleringar och säkerställde fordonssäkerheten, samtidigt som modellen beräknade en hastighet i linje med körcykelns specificerade hastigheten. Denna sammanfattning sammanfattar forskningens fokus, metodik och huvudsakliga resultat och lyfter fram den framgångsrika utvecklingen och valideringen av en Volvo FH-lastbilsmodell med friktions-/mixad bromsning och ABS-system. Resultaten understryker det blandade kontrollsystemets förmåga att förbättra energieffektiviteten och bidra till strävan efter hållbara och effektiva transportsystem i den snabbt föränderliga världen av elektrisk drivlineteknologi.

The automotive industry has been involved in making vehicles autonomous to different levels in the past decade rapidly. Particularly in the commercial vehicle market, there is a significant necessity to make trucks have a certain level of automation to help reduce dependence on human efforts to drive. This could help in reducing several accidents caused by human error. Interestingly there are several challenges and solutions in achieving and implementing autonomous driving for trucks. First, a benchmark of different control architectures that can make a truck drive autonomously are explored. The chosen controllers (Pure Pursuit, Stanley, Linear Quadratic Regulator, Sliding Mode Control and Model Predictive Control) vary in their simplicity in implementation and versatility in handling different vehicle parameters and constraints. A thorough comparison of these path tracking controllers are performed using several metrics. Second, a collision avoidance system based on cubic polynomials, inspired by rapidly exploring random tree (RRT) is presented. Some of the path tracking controllers are limited by their ability and hence a standalone collision avoidance system is needed to provide safe maneuvering. Simulations are performed for different test cases with and without obstacles. These simulations help compare safety margin and driving comfort of each path tracking controller that are integrated with the collision avoidance system. Third, different performance metrics like change in acceleration input, change in steering input, error in path tracking, deviation from base frame of track file and lateral and longitudinal margin between ego and target vehicle are presented. To conclude, a set of suitable controllers for heavy articulated vehicles are developed and benchmarked. / Bilindustrin har varit involverad i att göra fordon autonoma till olika nivåer under det senaste decenniet snabbt. Särskilt på marknaden för kommersiella fordon finns det ett stort behov av att få lastbilar att ha en viss nivå av automatisering för att minska beroendet av mänskliga ansträngningar att köra. Detta kan hjälpa till att minska flera olyckor orsakade av mänskliga fel. Intressant nog finns det flera utmaningar och lösningar för att uppnå och implementera autonom körning för lastbilar. Först utforskas ett riktmärke av olika styrarkitekturer som kan få en lastbil att köra autonomt. De valda kontrollerna (Pure Pursuit, Stanley, Linear Quadratic Regulator, Sliding Mode Control och Model Predictive Control) varierar i sin enkelhet i implementering och mångsidighet när det gäller att hantera olika fordonsparametrar och begränsningar. En grundlig jämförelse av dessa vägspårningskontroller utförs med hjälp av flera mätvärden. För det andra presenteras ett system för undvikande av kollisioner baserat på kubiska polynom, inspirerat av snabbt utforskande slumpmässiga träd (RRT). Vissa av vägspårningskontrollerna är begränsade av sin förmåga och därför behövs ett fristående system för att undvika kollisioner för att ge säker manövrering. Simuleringar utförs för olika testfall med och utan hinder. Dessa simuleringar hjälper till att jämföra säkerhetsmarginal och körkomfort för varje vägspårningskontroller som är integrerade med kollisionsundvikande systemet. För det tredje presenteras olika prestandamått som förändring i accelerationsinmatning, förändring i styrinmatning, fel i banspårning, avvikelse från basramen för spårfilen och lateral och longitudinell marginal mellan ego och målfordon. Avslutningsvis utvecklas och benchmarkas en uppsättning lämpliga styrenheter för tunga ledade fordon.

This thesis investigates reasons for significant uncertainties in added wave resistance predictionsand how wave conditions can potentially affect the design of RoPax ferries. The objectiveis to find a suitable prediction method of added wave resistance for the RoPax ferry designapplication. Furthermore, the wave environment on the route strongly influences this delicateand complex phenomenon. Thus, the emphasis is to understand the added wave resistancethrough a case study with a probabilistic wave environment.The fast transition into decarbonization and regulations regarding energy-efficient ship designhave ramped up the awareness of the influence of seaways. For lower speeds, the addedresistance becomes a more significant part of total resistance, with concerns regarding minimumpropulsion power and safe maneuvering in adverse sea conditions. Consequently, the demandhas rocketed for profound insight and accurate prediction methods of added wave resistance. Inaddition, with new larger ships, added wave resistance domain for short waves becomes essentialand an additional challenge regarding predictions. Nevertheless, added wave resistancepredictions are complex and contain many pitfalls, so accurate estimations of the ship’s addedwave resistance response and wave environment are crucial. In addition, added wave resistanceis very ship-specific, and published research for RoPax ferries is rare.Due to significant uncertainties for general numerical methods, the study investigates a new(modified NTUA) semi-empirical method refined for ships with a large beam-to-draft ratio.In addition, a realistic wave environment is included by selecting relevant wave spectra forconditions on the route.The study shows that significant variances of added wave resistance predictions arise fromselecting prediction methods beyond the range of applicability and rough assumptions of waveconditions and spectra. The case study discovered that errors might also be introduced bythe classification society definitions, which gives reasons to rethink the applied definition of"average BF 8" wave conditions for Safe Return to Port (SRtP) assessments. This can causea false illusion of the ship’s performance and safety in waves. Only the misjudgment ofthe most critical peak period resulted in a rough underestimation (> 40%) of mean addedwave resistance. The error corresponded to 215% of the still water resistance for the SRtPassessment. In addition, the nature of added wave resistance is very ship specific. Therefore, theauthor emphasizes caution when selecting the prediction method, especially for semi-empiricalmethods. Despite the first promising glance of the applied semi-empirical method, it appearsthat the ship database correlates poorly for RoPax ferries. Reliability for the method is weak forshort waves, with a tendency to large overestimations. The lack of references of RoPax vesselsfor validations, accident statics in adverse sea conditions and recent insight into nonlinear effectsrequest further research on added wave resistance for modern hull shapes. / Den här studien undersöker orsaker till stora osäkerheter i adderade vågmotståndsberäkningaroch hur vågförhållanden eventuellt kan påverka designen av RoPax-färjor. Målet är att hittaen tillämpbar beräkningsmetod för adderat vågmotstånd för RoPax-designapplikationer. Dettakänsliga och komplexa fenomenet påverkas starkt av vågmiljön längs med rutten. Därför ärtyngdpunkten att förstå det adderade vågmotståndet genom en fallstudie med en probabilistiskvågmiljö.Den snabba övergången av minskat koldioxidutsläpp och designriktlinjerna för energieffektivafartyg har drivit fram förståelsen av sjövägarna inverkan. För lägre hastigheter utgör de adderademotstånd en mer betydande del av det totala motståndet, vilket har skapat oro för otillräckligframdrivningskraft och förlust av manövreringsförmåga under ogynnsamma sjöförhållanden.Därmed har efterfrågan ökat för djupare förståelse och noggranna beräkningsmetoder föradderat vågmotstånd. Dessutom, för allt större fartyg, blir också den adderade vågmotstånds-domänen för korta vågor dominerande och ytterligare en utmaning för beräkningsmetoderna.Eftersom adderade vågmotståndsberäkningarna är komplexa och omfattar många fallgropar,så därför är noggranna uppskattningar av fartygetsresponsen för adderad vågmotstånd ochvågmiljön avgörande. Dessutom är adderade vågmotståndet väldigt fartygsspecifikt, och publi-cerad forskning för RoPax-färjor är sällsynta.På grund av betydande osäkerheter för allmänna numeriska metoder utforskar studien enny (modifierad NTUA) semi-empirisk metod anpassad för fartyg med ett stort skeppbredd-djupgående förhållande. Dessutom inkluderas en realistisk vågmiljö genom att välja relevantavågspektra baserat på ruttens förhållanden.Studien visar att omfattande variationer av adderade vågmotståndsberäkningar uppstår genomatt välja beräkningsmetoder utanför dess tillämpningsområde, och grova antaganden om våg-förhållanden och vågspektra. Fallstudien upptäckte att fel också kan introduceras genomklassificeringssällskapets definitioner, vilket ger skäl att överväga den tillämpade definitionen av”genomsnittliga Beauforts 8"vågförhållanden för Safe Return to Port (SRtP) utredningar. Dettakan orsaka en falsk illusion av fartygets prestanda och säkerhet i vågor. Endast felbedömningenav den kritiska pik-perioden resulterade i en grov underskattning (> 40%) av den genomsnittligaadderade vågmotståndet. Felet motsvarade 215% av lugnvatten motståndet för SRtP-utredningen.Dessutom är karaktären av adderat vågmotstånd mycket fartygsspecifik. Därför framhållerförfattaren försiktighet för val av beräkningsmetoden, speciellt för semi-empiriska metoder.Trots en lovande första anblicken av det tillämpade semi-empiriska metoden, verkar det somom fartygsdatabasen korrelerar dåligt för RoPax-fartyg. Tillförlitligheten för metoden är svagför korta vågor, med en tendens till stora överskattningar. Bristen på RoPax-referenser förvalidering, olycksstatistiken för RoPax-fartyg och den senaste tidens insikt i icke-linjära effekterger anledning för vidare forskning om adderat vågmotstånd för moderna skrovformer.

This thesis focuses on the study of water transportation on vehicle surfaces, which is crucial for ensuring the unobstructed operation of sensors and cameras in autonomous vehicles. The research aims to develop and validate experimental and simulation methods to enhance the understanding of water droplet behaviour and to create accurate models for computational fluid dynamics (CFD) simulations. The primary objective is to investigate the feasibility of simulating water droplets using CFD. The study examines the behaviour of water droplets on a lacquered metal sheet and a glass surface. Physical experiments and CFD simulations are conducted to analyse droplet movement under the influence of gravity and airflow. The findings provide insights into the factors influencing droplet behaviour and validate the accuracy of the simulation models through physical tests. The research also discusses the limitations of the study and the implications for Volvo Cars, aiming to improve their ability to predict water droplet movement on their vehicles. / Denna avhandling fokuserar på studien av vattentransport på fordonssytor, vilket är avgörande för att säkerställa att sensorer och kameror i autonoma fordon kan fungera utan hinder. Forskningen syftar till att utveckla och validera experimentella och simuleringsmetoder för att förbättra förståelsen av vattendroppars beteende och skapa noggranna modeller för simuleringar inom beräkningsfluidmekanik (CFD). Det primära målet är att undersöka möjligheten att simulera vattendroppar med hjälp av CFD och deras påverkan på fordonssytor. Studien undersöker beteendet hos vattendroppar på en lackerad metallplåt och en glasyta med varierande lutningsvinklar. Fysiska experiment och CFD-simuleringar utförs för att analysera dropparnas rörelse under påverkan av tyngdkraft och luftström. Resultaten ger insikter om de faktorer som påverkar dropparnas beteende och validerar modellernas noggrannhet genom fysiska tester. Forskningen diskuterar även studiens begränsningar och dess implikationer för Volvo Cars, med målet att förbättra deras förmåga att förutsäga vattendroppars rörelse på deras fordon, vilket leder till effektivare vindtunneltester och säkrare fordon.