汽車操縱逆動力學(xué)若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、對汽車操縱動力學(xué)特性進(jìn)行研究是保證汽車高速行駛安全性的重要手段。汽車高速緊急避讓行駛安全性是汽車自主開發(fā)亟待解決的關(guān)鍵問題，也是汽車主動安全的前提和必要條件之一。汽車在高速轉(zhuǎn)向行駛時，駕駛員模型參數(shù)不易確定，從而導(dǎo)致駕駛員模型建立困難。為了避開駕駛員建模困難問題，本文運(yùn)用操縱逆動力學(xué)方法，反求出駕駛員的操縱輸入。
　　本文針對汽車操縱逆動力學(xué)的若干關(guān)鍵問題進(jìn)行理論研究，探求幾種具有較高效率和精度的逆動力學(xué)問題求解方法和汽車操縱穩(wěn)定

2、性評價方法。
　?。?）提出一種基于最優(yōu)控制理論的汽車狀態(tài)的操縱逆問題的求解方法。該方法以駕駛員對汽車施加的方向盤轉(zhuǎn)矩輸入為控制變量，以最短距離完成緊急避讓過程為控制目標(biāo)。通過Gauss偽譜法將最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題并運(yùn)用序列二次規(guī)劃方法求解。采用該方法給出汽車在給定約束條件時的Matlab仿真結(jié)果。通過實(shí)車試驗，仿真值和試驗值的變化趨勢基本一致，從而驗證模型的正確性。
　?。?）提出一種基于最優(yōu)控制理論的汽車最速

3、操縱逆問題的求解方法。該方法以駕駛員對汽車施加的轉(zhuǎn)角輸入和驅(qū)動力/制動力為控制變量，以最短時間內(nèi)完成雙移線過程為控制目標(biāo)。通過Gauss偽譜法將最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題并運(yùn)用序列二次規(guī)劃方法求解。采用該方法計算不同汽車在同樣給定路徑邊界時的Matlab仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明，相對于間接法和傳統(tǒng)直接法，Gauss偽譜法具有求解效率高，對初值依賴性小的優(yōu)勢。采用該方法解決汽車的最速操縱問題，邊值約束和路徑約束均得到很好的滿足，可以客

4、觀評價不同汽車以最短時間完成雙移線過程的操縱性能。通過實(shí)車試驗，仿真值和試驗值的變化趨勢基本一致，從而驗證模型的正確性。
　?。?）提出一種汽車操縱逆動力學(xué)求解方法，該方法能夠用于汽車換道操縱性能的分析。為實(shí)現(xiàn)障礙物避讓而采取的轉(zhuǎn)向換道操縱必須處理很多約束問題，傳統(tǒng)的控制方法不適合求解這個問題?；谀Ｐ皖A(yù)測控制（MPC）方法，以駕駛員對汽車施加的轉(zhuǎn)角輸入為控制變量，以最佳軌跡完成障礙物轉(zhuǎn)向避讓過程為控制目標(biāo)，將最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為二

5、次規(guī)劃問題，并利用有效集法求解。計算結(jié)果表明，模型預(yù)測控制方法在求解復(fù)雜和多約束的車輛運(yùn)行軌跡的最佳轉(zhuǎn)向輸入問題時具有潛在的優(yōu)勢，可以成功求解障礙物轉(zhuǎn)向避讓操縱逆動力學(xué)問題。
　?。?）提出一種緊急避讓情況下駕駛員心理負(fù)荷的研究方法。利用動態(tài)心電分析儀、Frecord數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及動態(tài)GPS對緊急避讓情況下駕駛員生理反應(yīng)進(jìn)行試驗?；诙嘣€性回歸統(tǒng)計方法，建立同一車道上汽車距前方障礙物距離、汽車行駛速度、緊急制動時最大制動踏板速

6、度、為避障而突然轉(zhuǎn)向時最大方向盤轉(zhuǎn)角速度和駕駛員心率變化量的多元線性回歸模型，對車距障礙物距離、汽車行駛速度、最大制動踏板速度、最大方向盤轉(zhuǎn)角速度和駕駛員心理負(fù)荷之間的關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明，車距障礙物距離對最大方向盤轉(zhuǎn)角速度和最大制動踏板速度的影響作用大于汽車行駛速度的影響作用，并且隨著行車速度的增加和車距障礙物距離的減小，駕駛員心理負(fù)荷越大。所提供方法可為進(jìn)一步分析緊急狀況下駕駛員行為提供理論支持。
　?。?）提出一種基于改進(jìn)