基于駕駛行為和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的汽車動(dòng)力學(xué)特性初步研究.pdf

1、汽車動(dòng)力學(xué)是研究所有與汽車系統(tǒng)相關(guān)的學(xué)科,它包括縱向動(dòng)力學(xué)、操縱動(dòng)力學(xué)和行駛動(dòng)力學(xué)三個(gè)方面的內(nèi)容。駕駛行為和汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息的監(jiān)測(cè)是汽車動(dòng)力學(xué)研究和設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題,也是汽車輔助駕駛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的必要條件。
　　 汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主要取決于駕駛員對(duì)汽車的操縱行為,本文基于駕駛行為和汽車運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)開(kāi)展汽車動(dòng)力學(xué)相關(guān)特性的初步研究。
　　 針對(duì)駕駛員操縱行為和汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息的分類,利用MEMS(Micro-Electro-Mech

2、anical Systems)慣性傳感器、GPS(GlobalPosition System)設(shè)計(jì)了駕駛行為和汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員操縱動(dòng)作的感知、汽車6自由度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)和汽車運(yùn)行車速的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。并從傳感器的布置和六面體的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面介紹了測(cè)量汽車6自由度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的微慣性測(cè)量單元(Micro InertialMeasuremem Unit,簡(jiǎn)寫為MIMU)的設(shè)計(jì)方法。同時(shí)設(shè)計(jì)了傳感器的標(biāo)定系統(tǒng),開(kāi)展了傳感器的標(biāo)定工

3、作。
　　 對(duì)與駕駛行為相關(guān)的汽車動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了理論分析。通過(guò)汽車縱向動(dòng)力學(xué)分析,可以看出駕駛員對(duì)油門踏板、制動(dòng)踏板、離合器踏板和變速桿的操縱會(huì)引起汽車縱向運(yùn)動(dòng)車速和加速度的變化；并且進(jìn)一步對(duì)汽車縱向運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了受力分析,得出汽車在縱向加速和制動(dòng)過(guò)程中,還會(huì)引起車輪載荷的變化；建立了包括懸架在內(nèi)的汽車制動(dòng)動(dòng)態(tài)垂直載荷數(shù)學(xué)模型。針對(duì)駕駛員轉(zhuǎn)向行為,建立了汽車操縱動(dòng)力學(xué)的二自由度和三自由度模型,并在二自由度汽車操縱動(dòng)力學(xué)模型的基

4、礎(chǔ)上推導(dǎo)出了操縱逆動(dòng)力學(xué)模型(方向盤轉(zhuǎn)角識(shí)別模型)。
　　 搭建了駕駛行為和汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的車載試驗(yàn)平臺(tái),開(kāi)展了實(shí)車道路試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)對(duì)駕駛員操縱動(dòng)作的感知能夠很好的跟隨汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化,并且對(duì)制動(dòng)踏板、離合器踏板和變速桿的感知效果較好,充分說(shuō)明了駕駛行為和汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正確性和可行性。同時(shí)用實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了二自由度操縱動(dòng)力學(xué)模型和方向盤轉(zhuǎn)角識(shí)別模型的準(zhǔn)確性,仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性,從而

5、也說(shuō)明了角速度陀螺測(cè)量方向盤轉(zhuǎn)角的準(zhǔn)確性。
　　 結(jié)合試驗(yàn)用車,開(kāi)展了汽車動(dòng)力學(xué)相關(guān)特性的仿真分析。根據(jù)整車制動(dòng)時(shí)的汽車動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型,用MATLAB／Simulink建立了仿真模型,進(jìn)行了汽車制動(dòng)工況的仿真,結(jié)果表明汽車制動(dòng)時(shí),前輪載荷顯著增加,后輪載荷顯著減少?；贏DAMS／CAR軟件建立了實(shí)車的動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,對(duì)該車在不同方向盤角速度下的汽車的響應(yīng)進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明了汽車在小的方向盤角