基于人-車-路閉環(huán)系統(tǒng)的汽車操穩(wěn)試驗及評價方法研究.pdf

1、伴隨汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車的安全、節(jié)能和環(huán)保成為汽車研究的三大熱點，其中，安全性是汽車性能的重中之重。在安全方面，行車安全尤為重要，汽車操縱穩(wěn)定性是反映行車安全的重要指標(biāo)，也是汽車底盤開發(fā)過程中最關(guān)鍵的性能之一，將直接關(guān)系到汽車的主動安全性能。因此，對操縱穩(wěn)定性進(jìn)行有效的評價是汽車底盤開發(fā)過程中的核心步驟之一，國內(nèi)主機(jī)廠往往需要依靠國外技術(shù)力量才能完成底盤操縱穩(wěn)定性的評價與提升。所以，如何對設(shè)計的車輛實施客觀試驗驗證并進(jìn)行評價，最終實

2、現(xiàn)汽車安全性的提升，成為了當(dāng)前汽車工程領(lǐng)域的重要前沿課題之一。
　　實車試驗是評價車輛操縱穩(wěn)定性的基本手段，關(guān)于實車試驗與評價方法的研究是汽車操縱穩(wěn)定性研究的重要課題。車輛的操縱穩(wěn)定性受到汽車結(jié)構(gòu)、道路環(huán)境和駕駛員等因素影響，傳統(tǒng)的客觀評價忽略了駕駛員、道路和車輛之間的相互影響，存在一定的不足，因此傳統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性試驗評價主要是基于駕駛員的主觀評價，然而主觀評價結(jié)果會受到駕駛員個體差異的影響，誤差較大。本文圍繞著人-車-路虛擬試驗

3、方法、實車道路試驗方法和客觀評價方法三個領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究，試圖探索一種用于車輛操縱穩(wěn)定性試驗的客觀評價試驗方法，提出了一種在計算機(jī)上進(jìn)行數(shù)字仿真，并與實車道路試驗相結(jié)合的方法，該方法可以代替真實駕駛員進(jìn)行實車道路試驗，擴(kuò)大了計算機(jī)仿真分析技術(shù)在汽車研發(fā)中的應(yīng)用。更為重要的是，該方法可以避免駕駛員個體差異對試驗結(jié)果的影響，同時減少了試驗的危險性。在此基礎(chǔ)上，本文對車輛操縱穩(wěn)定性的客觀評價方法進(jìn)行了研究，對操縱穩(wěn)定性評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)進(jìn)

4、行了分析，提出了一種基于主客觀賦權(quán)的客觀評價分析方法。
　　本文主要針對以下內(nèi)容展開研究：
　　一、根據(jù)預(yù)瞄-跟隨理論，結(jié)合車輛和駕駛員狀態(tài)反饋信息，建立了預(yù)瞄–補(bǔ)償優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)駕駛員模型。駕駛員模型結(jié)構(gòu)的確定和關(guān)鍵參數(shù)的選取是準(zhǔn)確預(yù)測駕駛員行為的基礎(chǔ)，本文通過研究駕駛員車輛感知模型、駕駛員的預(yù)瞄時間、反應(yīng)時間和慣性延遲時間確定了駕駛員模型參數(shù)。利用開環(huán)辨識試驗得到車輛的數(shù)學(xué)模型，通過與實車的場地數(shù)據(jù)在不同車速和不同穩(wěn)態(tài)側(cè)向

5、加速度的階躍輸入下進(jìn)行對比，驗證了辨識模型的正確性。最后，建立人-車-路虛擬閉環(huán)試驗系統(tǒng)，通過典型的對開/對接路面對人車路閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，仿真結(jié)果表明人-車-路閉環(huán)試驗系統(tǒng)可以有效地模擬駕駛員駕駛車輛的行為。
　　二、實車試驗測試方法研究。為了準(zhǔn)確評價汽車操縱穩(wěn)定性，需要分析測試設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，因此，操縱穩(wěn)定性試驗中試驗設(shè)備的整合是操縱穩(wěn)定性評價的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文分析研究了操縱穩(wěn)定性的開環(huán)和閉環(huán)試驗方法，確定了整車測試試驗變量及

6、其要求，提出了試驗測試裝置的參數(shù)要求，根據(jù)實際測試過程中遇到的問題改進(jìn)和試制試驗夾具，對車輛操縱穩(wěn)定性試驗設(shè)備組合方案進(jìn)行了必要的研究，減少了在測試過程中測試變量的冗余。
　　三、人-車-路閉環(huán)系統(tǒng)在實車道路試驗中的應(yīng)用。本文通過對目前國內(nèi)外操縱穩(wěn)定性試驗評價方法進(jìn)行分析，基于轉(zhuǎn)向機(jī)器人，采用虛擬計算和實車的道路試驗相結(jié)合的方法，實現(xiàn)了人-車-路閉環(huán)系統(tǒng)在實車的道路試驗中的應(yīng)用。分析了車輛模型和駕駛員模型，搭建完成了實車的道路試驗

7、測試系統(tǒng)。同時，分析了側(cè)向位移的測量誤差及其產(chǎn)生機(jī)理，通過改進(jìn)傳感器及其安裝位置提高了側(cè)向位移的測量精度。對雙移線和蛇形試驗等典型工況試驗進(jìn)行了實車行駛軌跡研究，得到了理想的實車行駛軌跡。將其輸入到人-車-路閉環(huán)系統(tǒng)，通過優(yōu)化算法得到了典型工況下駕駛員的操縱輸入。同時，將駕駛員和場地的不確定性耦合在方向盤轉(zhuǎn)角中。最后，將此轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)向機(jī)器人，并在試驗場進(jìn)行實車驗證實驗，將所得結(jié)果和真實駕駛員的測試結(jié)果進(jìn)行了對比。試驗結(jié)果表明，該試驗方

8、法在規(guī)定的工況下可以圓滿地完成試驗任務(wù)。
　　四、汽車操穩(wěn)性的客觀評價方法研究。在操縱穩(wěn)定性試驗方法的研究基礎(chǔ)上，選擇車輛和駕駛員。通過多策略評價賦值的思想對客觀評價指標(biāo)進(jìn)行賦值，并根據(jù)駕駛員進(jìn)行主觀賦權(quán)優(yōu)化主客觀偏好系數(shù)，得到了結(jié)合主客觀賦權(quán)的客觀評價指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，并確定了操縱穩(wěn)定性試驗的客觀綜合評價方法；最后，根據(jù)選取的駕駛員和車輛對論文提出的試驗系統(tǒng)及客觀評價方法進(jìn)行了初步實車道路試驗，根據(jù)典型工況下的車輛操縱穩(wěn)定性試驗數(shù)據(jù)