基于駕駛行為和運動狀態(tài)監(jiān)測的汽車動力學特性初步研究.pdf

1、汽車動力學是研究所有與汽車系統(tǒng)相關(guān)的學科,它包括縱向動力學、操縱動力學和行駛動力學三個方面的內(nèi)容。駕駛行為和汽車運動狀態(tài)信息的監(jiān)測是汽車動力學研究和設(shè)計的基本問題,也是汽車輔助駕駛系統(tǒng)實現(xiàn)的必要條件。
　　 汽車的運動狀態(tài)主要取決于駕駛員對汽車的操縱行為,本文基于駕駛行為和汽車運動的監(jiān)測開展汽車動力學相關(guān)特性的初步研究。
　　 針對駕駛員操縱行為和汽車運動狀態(tài)信息的分類,利用MEMS(Micro-Electro-Mech

2、anical Systems)慣性傳感器、GPS(GlobalPosition System)設(shè)計了駕駛行為和汽車運動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),可以實現(xiàn)對駕駛員操縱動作的感知、汽車6自由度運動狀態(tài)參數(shù)和汽車運行車速的實時監(jiān)測。并從傳感器的布置和六面體的設(shè)計兩個方面介紹了測量汽車6自由度運動狀態(tài)參數(shù)的微慣性測量單元(Micro InertialMeasuremem Unit,簡寫為MIMU)的設(shè)計方法。同時設(shè)計了傳感器的標定系統(tǒng),開展了傳感器的標定工

3、作。
　　 對與駕駛行為相關(guān)的汽車動力學特性進行了理論分析。通過汽車縱向動力學分析,可以看出駕駛員對油門踏板、制動踏板、離合器踏板和變速桿的操縱會引起汽車縱向運動車速和加速度的變化；并且進一步對汽車縱向運動過程進行了受力分析,得出汽車在縱向加速和制動過程中,還會引起車輪載荷的變化；建立了包括懸架在內(nèi)的汽車制動動態(tài)垂直載荷數(shù)學模型。針對駕駛員轉(zhuǎn)向行為,建立了汽車操縱動力學的二自由度和三自由度模型,并在二自由度汽車操縱動力學模型的基

4、礎(chǔ)上推導出了操縱逆動力學模型(方向盤轉(zhuǎn)角識別模型)。
　　 搭建了駕駛行為和汽車運動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的車載試驗平臺,開展了實車道路試驗。試驗結(jié)果表明系統(tǒng)對駕駛員操縱動作的感知能夠很好的跟隨汽車運動狀態(tài)的變化,并且對制動踏板、離合器踏板和變速桿的感知效果較好,充分說明了駕駛行為和汽車運動狀態(tài)信息監(jiān)測系統(tǒng)的正確性和可行性。同時用實車試驗數(shù)據(jù)驗證了二自由度操縱動力學模型和方向盤轉(zhuǎn)角識別模型的準確性,仿真結(jié)果與試驗結(jié)果具有較好的一致性,從而

5、也說明了角速度陀螺測量方向盤轉(zhuǎn)角的準確性。
　　 結(jié)合試驗用車,開展了汽車動力學相關(guān)特性的仿真分析。根據(jù)整車制動時的汽車動力學數(shù)學模型,用MATLAB／Simulink建立了仿真模型,進行了汽車制動工況的仿真,結(jié)果表明汽車制動時,前輪載荷顯著增加,后輪載荷顯著減少?；贏DAMS／CAR軟件建立了實車的動力學模型,通過實車試驗數(shù)據(jù)對模型進行了驗證,對該車在不同方向盤角速度下的汽車的響應(yīng)進行了仿真分析。結(jié)果表明了汽車在小的方向盤角