基于试验的汽车操纵逆动力学的建模与评价

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1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringVehicleHandlingInverseDynamicsModelingAndSimulationWhileEncounteringAnEmergencyCollisionAvoidanceAThesisinVehicleEngineeringbyLiuWentingAdvisedbyAssociateProf.RuanMiqingandProf.ZhaoYouqunSubmitted

2、inPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2012承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：

3、日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文在分析了汽车操纵逆动力学、汽车操纵稳定性评价国内外研究现状的基础上，采用理论分析与实车试验相结合的研究方法。一方面基于二次型单神经元自适应PID控制理论，以建立的考虑轮胎侧偏特性非线性的三自由度汽车转向模型为对象，进行高速紧急避让工况下汽车操纵逆动力学仿真研究。另一方面基于模糊多级综合评判理论，建立汽车操纵稳定性评价体系，评价汽车操纵稳定性。本论文完成的主要工作如下：(1)完成某两款样车的操纵稳定性试验，选取跟踪路径分别为蛇形线、单移线和双移线，测得每种工况下各个响应状态变量的试验结果，并记录跟踪路径蛇形线时相关指标的驾驶员主观评价结果

4、。(2)考虑轮胎侧偏特性非线性，建立包含轮胎侧偏特性非线性的三自由度汽车角输入转向模型。基于二次型单神经元自适应PID控制理论，建立紧急避让汽车转向控制模型，并通过实车试验验证。在此基础上，确定高速紧急避让工况下的避让路径为蛇形线和双移线，对两款样车车型进行仿真分析。仿真结果表明，随着车速下降，驾驶员操纵负担略重，横摆角速度和侧向加速度都有不同程度增加，但车身侧倾角却有所减小。(3)基于模糊多级综合评判理论，根据实车试验统计的驾驶员打分，建立汽车操纵稳定性评价体系。与此同时，基于实车试验，对两款车操纵稳定性进行客观评价，其评价结果与模糊多级综合评判结果吻合度较高。在此基础上，应

5、用多岛遗传算法对汽车相关参数优化，优化前后的车辆分别以不同车速跟踪给定单移线路径。结果表明，优化后汽车在不同车速下均能明显地提高路径跟踪精度。综上所述，本文一方面基于二次型单神经元自适应PID控制理论，建立了高速紧急避让工况下汽车转向控制模型，控制效果较好，并且随着车速不同具有较好的鲁棒性。另一方面基于实车试验，建立了汽车操纵稳定性模糊多级评价体系，其评价结果与实车试验的客观评价结果吻合度较高。在此基础上，应用多岛遗传算法对相关汽车参数进行优化，不仅验证了遗传算法在高速紧急避让研究中的可行性，而且对辅助驾驶问题的研究亦具有一定的参考价值。关键词：操纵逆动力学，操纵稳定性评价，实

6、车试验，单神经元自适应PID控制，模糊综合评判，仿真i基于试验的汽车操纵逆动力学的建模与评价ABSTRACTBasedonanalyzingdomesticandforeignresearchstatusaboutvehiclehandlinginversedynamicsandvehiclehandlingstabilityevaluation,hedissertationcombinestheoreticalanalysisandrealvehicletest.Ontheonehand,accordingtoquadraticsingleneuronself-adaptiv

7、ePIDcontroltheory,establishathreeDOFvehiclesteeringmodelwiththenonlineartirecornering.Thensimulateandresearchthemodelonhigh-speedemergencyavoidanceconditions.Ontheotherhand,inthelightoffuzzymulti-levelcomprehensiveevaluationtheory,vehiclehandlingst