基于Gauss伪谱法的紧急避让汽车操纵逆动力学

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1、学兔兔www.xuetutu.com第48卷第22期机械工程学报Vl01．48NO．222012年l1月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGNOV．2O12DoI：10．3901／JME．2012．22．127基于Gauss伪谱法的紧急避让汽车操纵逆动力学木刘英杰赵又群许健雄刘文婷(南京航空航天大学能源与动力学院南京210016)摘要：汽车高速紧急避让行驶安全性是汽车自主开发亟待解决的关键问题，也是汽车主动安全的前提和必要条件之一。提出一种汽车操纵逆动力学求解方法，该方法能够用于汽

2、车高速紧急避让性能的客观评价。基于一种求解最优控制问题的新方法——Gauss伪谱法(Gausspseudospectralmethod，GPM)，以驾驶员对汽车施加的转角输入和驱动力／$1J动力为控制变量，以最短时间完成双移线过程为控制目标，通过Gauss伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题之后，运用序列二次规划方法求解。仿真结果表明，相对于间接法和传统直接法，Gauss伪谱法具有求解效率高，对初值依赖性小的优势。采用该方法解决汽车的最速操纵问题，边值约束和路径约束均得到很好的满足，可以客观评价不同汽

3、车以最短时间完成双移线过程的操纵性能。通过实车试验，仿真值和试验值的变化趋势基本一致，从而验证了模型的正确性。关键词：汽车操纵逆动力学Gauss伪谱法紧急避让仿真实车试验中图分类号：U461VehicleHandlingInverseDynamicsBasedonGaussPseudOspectralMethodwhileEncounteringEmergencyCollisionAvoidanceLIUYingjieZHAOYouqunXUJianxiongLIUWenting(CollegeofEne

4、rgyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016)Abstract：Vehicledrivingsafetyistheurgentkeyproblemtobesolvedofautomobileindependentdevelopmentwhileencounteringemergencycollisionavoidancewinlhighspeed．Anditisalsothepremis

5、eandoneofthenecessaryconditionsofvehicleactivesafetyAnewtechniqueforvehiclehandlinginversedynamicswhichcanevaluatetheemergencycollisionavoidanceperformanceisproposed．Basedonanewoptimalcontrolmethod·Gausspseudospectralmethod(GPM)，thesteeringangleinputandth

6、etraction／brakeforceimposedbydriverarethecontrolvariables，theminimumtimerequiredtocompletethedoublelanechangeisthecontrolobject．ByusingtheGausspseudospectralmethod，theoptimalcontrolproblemisconvertedintoanonlinearprogrammingproblemthatisthensolvedbymeanso

7、fthesequentialquadraticprogramming(SQP)．Thesimulationresultsshowthattheproposedmethodisnotsensitivetotheinitialvalueandtheoptimizationefficiencyishighercomparedwithindirectmethodsandtraditionaldirectmethods．Whensolvingthevehicleminimumtimemaneuverproblemw

8、iththemethod，boundaryconstrainsandpathconstrainsarewellsatisfied．Utilizingthemethod．themaneuverabilityoftwodifferentvehiclestl1atcompletedoublelanechangewithminimumtimeCanbeevaluatedobjectively．Thecorrectnessofthemo