爆胎车辆轨迹控制的仿真

为了解决高速公路爆胎车辆出现偏航的问题,进行了爆胎车辆轨迹控制的仿真研究。首先确定了爆胎车辆轨迹控制的评价指标,然后讨论了静态比例、积分、微分( proportion integration differentiation, PID)控制器对高速公路爆胎车辆轨迹的控制效果。由于在某一行驶车速下建立的静态 PID 控制器不能很好地控制行驶在其他车速下的爆胎车辆,因此,采用了增益可变 PID 控制器处理爆胎车辆的轨迹控制问题,其中变增益 PID 控制器的参数是事先针对不同的爆胎车速标定获得的。仿真实验结果表明：变增益 PID 控制方案应用于爆胎车辆轨迹控制,可在保证车辆稳定行驶的同时控制车辆的行驶轨迹,使其在出现较小的偏移后回到原路径。     

基于预瞄跟随理论的驾驶员跟随汽车目标速度的控制模型

针对汽车动力学控制系统具有强非线性的特点 ,根据非线性系统描述函数法及自回归滑动平均 (ARMA)模型的辨识方法 ,建立了描述汽车速度控制动力学强非线性的局部等效线性传递函数。在此基础上 ,应用预瞄跟随理论提出了描述驾驶员在给定目标车速前提下对汽车行驶速度进行控制的模型。仿真结果表明 :该模型合理地模拟了驾驶员根据外界道路限定的速度信息并考虑到自身滞后特性和汽车动力学特性来控制汽车速度的行为 ,为汽车速度的自动控制及智能交通系统中的先进车辆控制系统的研究提供了一个有效的途径。     

汽车稳定性控制中横摆力矩决策的LQR方法

综合跟随理想横摆角速度的方法和抑制汽车质心侧偏角的汽车稳定性控制方法,提出了一种新的最优控制方法。以线性二自由度车辆操纵特性模型为控制目标,基于汽车横摆力矩与车辆状态偏差之间的动力学关系建立了控制系统模型。采用线性二次型调节器(LQR)方法进行了汽车横摆力矩的决策,实现了汽车稳定性控制。在硬件与驾驶员在环仿真试验台上的试验验证了LQR方法的控制性能。     

爆胎汽车电动助力转向系统补偿力矩算法

针对电动助力转向(EPS)系统可以根据汽车运动状态和驾驶员输入自由设计助力转向力矩的特点,研究了爆胎汽车EPS系统补偿力矩算法。通过建立EPS系统模型和爆胎动力学模型,计算爆胎产生的方向盘冲击力矩,在EPS系统助力转向电流基础上加入补偿电流,从而衰减冲击力矩。通过仿真试验对爆胎补偿力矩算法进行分析和验证,结果表明控制算法可以有效地对爆胎产生的方向盘冲击力矩进行补偿,减少驾驶员由于爆胎产生的不适感。     

基于最优预瞄加速度决策的汽车自适应巡航控制系统

从驾驶员操作汽车的行为特性建模的角度出发,将驾驶员建模理论———稳态预瞄动态校正假说应用于汽车自适应巡航控制系统的理论研究中,构建了基于驾驶员最优预瞄加速度模型的车辆ACC系统结构。并在此基础上建立了相应的ACC系统控制算法。理论分析与仿真计算结果表明:基于驾驶员操纵行为特性的分析,应用驾驶员操纵行为建模理论来研究汽车ACC系统的理论过程为车辆ACC系统的开发提供了一个可行的研究途径。     

驾驶员确定汽车预期轨迹的模糊决策模型

提出了一种驾驶员确定汽车预期轨迹的模糊决策模型。这一模型可以用来仿真驾驶员在操纵汽车的过程中 ,根据前方道路交通的可行区域 ,决策汽车未来期望走行轨迹的控制行为特性 ,并可描述驾驶安全程度、驾驶员体能极限等诸多指标。数字仿真结果表明 ,所提出的模型还可以描述驾驶员的最优预瞄加速度决策行为特性 ,并直接用于驾驶员 汽车 道路闭环系统的仿真。     

驾驶员确定汽车预期轨迹的模糊决策模型

提出了一种驾驶员确定汽车预期轨迹的模糊决策模型。这一模型可以用来仿真驾驶员在操纵汽车的过程中,根据前方道路交通的可行区域,决策汽车未来期望走行轨迹的控制行为特性,燕可描述驾驶安全程度、驾驶员体能极限等诸多指标。数字仿真结果表明,所提出的模型还可以描述驾驶员的最优预瞄加速度决策行为特性,并直接用于驾驶员－汽车－道路闭环系统的仿真。     

汽车爆胎新模型的建立及仿真研究

汽车爆胎后爆胎车轮半径变小,引起车身姿态的变化,从而导致载荷发生转移．载荷的转移又会引起车轮上侧偏力及回正力矩的变化．通过分析这些变化,建立了关于汽车及其转向系统的爆胎新模型．利用Simulink搭建仿真模型,得出汽车在爆胎后的侧向速度、横摆角速度的变化特征,为以后控制研究工作奠定了理论基础．     

基于MPC的自动驾驶车辆横向路径跟踪控制

由于驾驶技能、生理极限等原因,人工驾驶员在转向操作中存在响应迟滞、动作超调等问题,控制性能优良的自动驾驶车辆可以改善上述问题。设计了一种基于模型预测控制(MPC)的自动驾驶车辆横向路径跟踪控制器。基于预瞄跟随理论建立了最优侧向加速度的驾驶员转向模型,以分析驾驶员方向盘操作中预瞄时间和车速对车辆跟踪参考路径的影响。基于模型预测控制算法设计了车辆横向路径跟踪控制器,利用反馈校正机制改进车辆预测模型,以处理参数不完全确定和外部干扰对模型精度带来的影响;采用松弛因子对目标函数进行处理,以保证目标函数具有可行解;进一步地,将所设计的模型预测控制器每一步的优化求解转化为带约束的二次规划问题,利用模型预测控制滚动优化的特点,求解跟踪参考路径所需的方向盘转角,作用于自动驾驶车辆。实验结果表明:预瞄时间和车速对驾驶员操控车辆跟踪参考轨迹的影响较大,MPC控制器下的车辆实际行驶轨迹与参考轨迹之间的最大横向偏差为0.085 m,小于熟练驾驶员操控的车辆,同时,MPC控制器下的车辆转向起始时刻相对于熟练驾驶员操控的车辆提前0.89 s。     

汽车自适应巡航线性参变间距控制算法

为满足驾驶员对汽车自适应巡航控制系统的个性化安全车间距设计的需求,采用H∞理论设计了线性参变间距控制算法。考虑到驾驶员自主设定车头时距带来的控制系统动态不确定性问题,采用线性参变模型描述本车与前车间的相对运动学特性,并通过加速度限值抑制了控制输入饱和且改善了乘坐舒适性。基于H∞控制理论并根据时距动态变化实现了对控制器参数的实时调整和汽车纵向动力学的非线性控制。典型仿真工况及其与动态面控制算法的性能对比性分析表明,本文算法可实现驾驶员对车头时距的个性化设定,同时也避免了时距和车辆状态离散变化甚至跳变带来的瞬态跟随性能恶化。     

汽车八自由度模型动态仿真研究

汽车振动系统是一个非常复杂的系统. 为达到准确反映整车振动情况,基于一定假设,在Matlab软件中利用牛顿法建立某汽车八自由度振动模型. 分析整车动态时域响应特性,基于滤波白噪声和二阶Pade算法,建立四轮相关路面模型. 验证路面精确度,并将其作为激励输入整车振动模型,利用Newmark显式积分法进行求解,将各响应量时域信号转化为频域响应信号并与该振动系统的频域仿真对比. 结果证明该模型的可靠性好,求解速度快. 进一步研究车身质心位置、悬架刚度、轮胎刚度和悬架阻尼等因素对驾驶员与车身质心处舒适性的影响,并基于原车参数提出改善整车舒适性的建议.     

基于人工神经网络的汽车闭环系统的研究

对于驾驶员－轮胎－汽车闭环系统的研究是全面评价和预估汽车操纵稳定性能的一条能效途径,但用一般数学方法难以精确描述轮胎和驾驶员的非线性特性。利用人工神经网络反映轮胎和驾驶员输入、输出特性之间的非线性映射关系,并将它们与相应的汽车模型结合进行闭环系统仿真。结果表明,人工神经网络可以产生出具有相当准确性及很高计算效率的驾驶员模型和轮胎侧偏特性模型。     

基于环模型的轮胎滚动接触有限元分析

以弹性环模型理论为基础,建立了轮胎面内力学特性的有限元模型.通过不同载荷和速度下的轮胎在转毂上通过障碍物的仿真,分析了载荷与速度对轮胎轴荷响应的影响.计算结果与试验结果的对比验证了有限元模型在轴荷响应预测上的精度.该模型对于汽车的振动噪声分析以及耐久性分析具有重要的意义.     

时变垂直载荷及时变滑移率下轮胎的纵滑特性

在稳态半经验模型的基础上,根据松弛长度和有效滑移率的概念建立了能表达时变垂直载荷及时变滑移率低频输入下的轮胎纵滑特性非稳态半经验模型。该模型用一个弹簧(代表胎体的平移弹性)和稳态模型(代表胎面与路面的接触作用,也称接触模型)串联来近似表达轮胎的动态响应。试验表明,该模型的仿真结果与试验结果吻合,可以比较精确地表达轮胎非稳态纵滑特性。该模型满足一定理论边界条件,精度高且形式简单,易于车辆动力学应用。     

动态称重中动态轮胎力的特性

动态轮胎力是影响汽车动态称重的重要因素.基于1/4车辆模型推导了动态轮胎力方程,依据路面不平度模型,仿真计算了动态轮胎力的频率特性.考察了路面、速度、载重、轮胎和悬架等因素对动态轮胎力的影响程度,为动态称重系统的设计和称重信号的处理提供依据.     

考虑驾驶员紧急转向意图的ESP系统理想横摆角速度确定方法

基于驾驶员方向盘转动角速度与车辆低通滤波特性,对驾驶员转向意图及其紧急程度进行了表征,并以此实施了ESP系统参考模型的修正,使得ESP系统的控制介入时机更为合理,提高了车辆对驾驶员意图的响应性能,也避免了系统介入不适当对驾驶员正常行驶意图的干扰。最终通过某款轿车装备ESP后的实车场地实验,验证了修正算法的有效性。     

高速公路汽车辅助驾驶安全换道模型

为解决高速公路行车危险状态下驾驶员有意识换道过程中发生的车辆碰撞等交通事故问题,在前期研究车道偏离预警的基础上.针对确立的典型换道场景,建立了更加符合实际的基于换道过程中车辆加速行为的安全换道模型,并借助Matlab软件开发的仿真程序对建立的模型进行了仿真分析。结果表明,本文建立的模型具有较好的实用性,可为进一步建立车辆安全换道辅助系统奠定基础。