面向车辆操纵稳定性的驾驶员建模及轮胎性能客观评价研究

《面向车辆操纵稳定性的驾驶员建模及轮胎性能客观评价研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、—————————————————————面向车辆操纵稳定性的驾驶员建模及轮胎性能客观评价研究—————————————————————Studyonthedrivermodelandobjectiveevaluationoftireperformenceforvehiclehandling—————————————————————作者姓名：陈焕明专业名称：车辆工程研究方向：汽车动态仿真与控制指导教师：郭孔辉教授学位类别：工学博士培养单位：汽车工程学院论文答辩日期：2015年06月03日授予学位日期：年月日论文评阅人：

2、答辩委员会组成：姓名职称工作单位姓名职称工作单位喻凡教授上海交通大学主席王庆年教授吉林大学吴光强教授同济大学委员郭孔辉教授吉林大学高振海教授吉林大学高振海教授吉林大学盲审专家盲审专家工作单位韩立强教授长春工程学院盲审专家盲审专家工作单位曹国华教授长春理工大学摘要论文题目：面向车辆操纵稳定性的驾驶员建模及轮胎性能客观评价研究专业：车辆工程指导老师：郭孔辉摘要正文：计算机仿真作为一种高效的开发工具可以减少开发过程中的迭代过程。在样车试制前进行充分的模拟仿真，可以降低开发成本，缩短开发周期。轮胎作为影响车辆性能的重要部件，有

3、些性能很难根据轮胎自身的特性做出完整的评价。因为车辆操作稳定性是车辆和轮胎耦合的结果，特别是车辆的转向系，悬架系统，制动系统和传动系统，所以只有把轮胎放到整车的环境中才能有效的评价。面向车辆操纵稳定性的驾驶员建模与轮胎性能客观评价研究，对于降低轮胎匹配及开发的成本和周期有重要的意义。本文以轮胎性能客观评价为切入点，围绕着人—车闭环系统，轮胎及整车建模，参考模型辨识，驾驶员分类，神经肌肉模型，闭环反馈控制，轮胎性能客观评价及主观评价展开研究工作。本文主要完成如下工作。1.建立用于整车操纵稳定性仿真的轮胎及车辆动力学模型。

4、准确可靠的轮胎及整车模型是整车操纵稳定性仿真的基础。首先，建立4种型号轮胎的半经验模型UniTire轮胎模型。本文进行面向整车操纵稳定性的轮胎性能客观评价研究，需要高精度的轮胎模型。兼顾轮胎模型准确性和计算成本，本文选用UniTire轮胎模型。对4种型号的轮胎进行力学特性试验，测定轮胎侧偏，侧倾等力学特性。利用试验数据进行UniTire轮胎模型参数辨识，建立UniTire模型。然后，对样车进行悬架K&C特性试验、转向系统试验、整车质量及转动惯量试验等获取整车各系统的数据。应用试验数据，使用CarSim软件建立整车动力学

5、仿真模型。进行实车蛇行与稳态回转试验，以验证模型准确性。为避免驾驶员操纵行为和仿真输入的差异，将实车试验中的车速和转向盘转角信号作为输入进行仿真试验，仿真与试验结果对比显示所建模型精度能满足后续研究的需要。2.个性化驾驶员模型。驾驶员是人—车闭环系统的重要组成部分。驾驶员的驾驶I经验和身体精神条件千差万别，同样的车辆在不同的驾驶员操纵下会有不同的表现。最优驾驶员模型不能详细的表达出驾驶员的个性化差异。根据驾驶员的经验可以把驾驶员分为初级驾驶员和熟练驾驶员。初级驾驶员对车辆侧向动力学特性的认识在线性范围内，对车辆状态感知

6、能力差，熟练驾驶员的经验可以扩展到非线性范围，能更好的感知车辆的状态。沉稳冷静的驾驶员肌肉放松，精神专注能很好的执行操纵意图，精神紧张的驾驶员肌肉紧张僵硬，反应敏感，执行驾驶意图较差。MPC(modelpredictivecontrol)控制器加闭环反馈控制结合神经肌肉模型的驾驶员模型能较好模拟驾驶员的个性化操纵行为。此驾驶员模型主要由3部分组成，MPC控制器，闭环反馈控制和神经肌肉模型。MPC控制器生成表征驾驶员凭经验发出的控制指令，闭环反馈控制表征驾驶员根据车辆当前位置和航向角的误差给出的修正指令，两部分指令叠加通

7、过手臂神经肌肉模型施加到转向盘。用线性单轨模型做参考模型的MPC控制器表达初级驾驶员的驾驶经验，用扩展到非线性范围的一组单轨模型做参考模型的MPC控制器表达熟练驾驶员的驾驶经验。应用遗传算法辨识单轨模型的前后轴侧偏刚度。利用辨识结果建立车速和转向盘转角为变量，前后轴侧偏刚度为因变量的MAP图。根据车辆状态查表确定MPC控制器的参考模型。通过设定驾驶员手臂神经肌肉模型的转动惯量，阻尼和刚度区分驾驶员的紧张状态和沉稳状态。Carsim软件的Drivermodel，MPC控制器驾驶员模型和本文提出的驾驶员模型的双移线仿真试验

8、显示，本文提出的驾驶员模型能更好的跟踪期望路径，并且能体现出驾驶员根据车辆位置和航向角误差做出的修正行为。从低速到高速的双移线和蛇行仿真试验显示本文提出的驾驶员模型能跟随期望路径，从转向盘转角的组成也能体现出驾驶员不同的精神状态。初级驾驶员和熟练驾驶员的120Km/h双移线仿真试验对比显示MPC控制加反馈补偿结合神经肌肉模型能初步