汽車操縱逆動(dòng)力學(xué)若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、對(duì)汽車操縱動(dòng)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(dòng)安全的前提和必要條件之一。汽車在高速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，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(dòng)力學(xué)方法，反求出駕駛員的操縱輸入。
　　本文針對(duì)汽車操縱逆動(dòng)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(dòng)力學(xué)問題求解方法和汽車操縱穩(wěn)定

2、性評(píng)價(jià)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(duì)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(shí)的Matlab仿真結(jié)果。通過實(shí)車試驗(yàn)，仿真值和試驗(yàn)值的變化趨勢基本一致，從而驗(yàn)證模型的正確性。
　　（2）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(duì)汽車施加的轉(zhuǎn)角輸入和驅(qū)動(dòng)力/制動(dòng)力為控制變量，以最短時(shí)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(jì)算不同汽車在同樣給定路徑邊界時(shí)的Matlab仿真結(jié)果。仿真結(jié)果表明，相對(duì)于間接法和傳統(tǒng)直接法，Gauss偽譜法具有求解效率高，對(duì)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(píng)價(jià)不同汽車以最短時(shí)間完成雙移線過程的操縱性能。通過實(shí)車試驗(yàn)，仿真值和試驗(yàn)值的變化趨勢基本一致，從而驗(yàn)證模型的正確性。
　?。?）提出一種汽車操縱逆動(dòng)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(gè)問題。基于模型預(yù)測控制（MPC）方法，以駕駛員對(duì)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(jì)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(shí)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(dòng)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(dòng)態(tài)心電分析儀、Frecord數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及動(dòng)態(tài)GPS對(duì)緊急避讓情況下駕駛員生理反應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)?；诙嘣€性回歸統(tǒng)計(jì)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(dòng)時(shí)最大制動(dòng)踏板速

6、度、為避障而突然轉(zhuǎn)向時(shí)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(duì)車距障礙物距離、汽車行駛速度、最大制動(dòng)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(duì)最大方向盤轉(zhuǎn)角速度和最大制動(dòng)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)