考慮駕駛員特性的車輛動力學(xué)控制算法研究.pdf

1、據(jù)事故統(tǒng)計報告表明，絕大多數(shù)的交通事故都與駕駛員的錯誤操作有關(guān)，特別是在車輛處于極限工況下。而在這個駕駛員進(jìn)行錯誤操作的過程中，駕駛員的反應(yīng)延遲長短是其中一個重要的因素。這個反應(yīng)延遲包括駕駛員的大腦反應(yīng)，從大腦反應(yīng)到執(zhí)行器的操作時間以及執(zhí)行器的延遲等等。時間的長短在各種不同環(huán)境的影響下差別很大，駕齡、駕駛員的精神狀態(tài)以及道路條件狀況等因素都會對駕駛員的反應(yīng)造成干擾，而這種干擾很有可能對汽車的操控穩(wěn)定性造成極大的影響，甚至導(dǎo)致側(cè)滑、翻車等

2、不安全的狀況發(fā)生。因此考慮駕駛員延遲的車輛動力學(xué)研究是汽車主動安全一個重要的研究方向。
　　本文主要研究汽車動力學(xué)控制過程中考慮駕駛員因素所造成的操控穩(wěn)定性影響，并通過設(shè)計控制算法來減小由于駕駛員延遲所導(dǎo)致的后果，以此來實現(xiàn)提高汽車的操控性能和穩(wěn)定性能。在本文中，分別采用線控轉(zhuǎn)向控制方法以及Smith補(bǔ)償控制方法兩種不同的控制算法來處理駕駛員延遲差異的魯棒性問題。論文的主要工作包括以下幾個方面:
　　(1)建立考慮駕駛員延遲

3、特性的汽車、輪胎以及駕駛員綜合模型。通過對汽車轉(zhuǎn)向過程進(jìn)行動力學(xué)分析，建立了車輛橫擺動力學(xué)模型。通過對輪胎特性的分析，研究了輪胎模型的非線性問題，采用模糊方法將輪胎的非線性進(jìn)行線性化處理，并將輪胎的特性通過側(cè)偏剛度這個值代入到車輛橫擺動力學(xué)模型之中。建立了綜合汽車操控穩(wěn)定性質(zhì)，輪胎的側(cè)偏特性以及駕駛員跟蹤道路特性的綜合模型，并通過對跟蹤道路過程進(jìn)行仿真來研究駕駛員延遲對于車輛操控穩(wěn)定性的影響。
　　(2)通過線性矩陣不等式理論以及

4、采用線控轉(zhuǎn)向方法，設(shè)計新的魯棒控制器以提高汽車的操控穩(wěn)定性。研究線性矩陣不等式理論和定理，將車輛橫擺運動用線性矩陣不等式的方式進(jìn)行表示。通過龍伯格觀測器對輪胎的側(cè)偏剛度的值進(jìn)行實時估計和跟蹤，并通過獲得的值進(jìn)行魯棒控制算法設(shè)計。該算法能夠自動實現(xiàn)橫擺角速度與質(zhì)心側(cè)偏角之間的控制權(quán)重分配。通過該算法可以實現(xiàn)控制器在汽車正常運行的時候保證汽車的操控性能，而在當(dāng)汽車達(dá)到操控極限時，能夠幫助駕駛員更好的控制車輛以防止汽車出現(xiàn)失穩(wěn)狀況的發(fā)生。

5、r>　　(3)通過史密斯補(bǔ)償原理對汽車轉(zhuǎn)向過程中駕駛員的長延遲進(jìn)行處理，并通過PID控制算法處理控制中出現(xiàn)的史密斯補(bǔ)償器模型與實際模型不匹配問題。通過系統(tǒng)不確定理論對駕駛員轉(zhuǎn)向過程中的延遲進(jìn)行處理，并通過頻率分析方法確定PID控制器參數(shù)的穩(wěn)定范圍。通過PID控制器和史密斯補(bǔ)償器共同對駕駛員轉(zhuǎn)向行為進(jìn)行控制以幫助駕駛員更好控制車輛。通過仿真驗證控制方法的可行性。
　　(4)通過自行搭建的四輪獨立驅(qū)動電動汽車平臺進(jìn)行差動轉(zhuǎn)向?qū)嶒灒炞C