基于模型預(yù)測(cè)算法的人車(chē)閉環(huán)系統(tǒng)建模與分析.pdf

1、操縱穩(wěn)定性是汽車(chē)的關(guān)鍵性能之一，直接影響車(chē)輛的安全性能與駕駛感受，而操縱穩(wěn)定性的研究與評(píng)價(jià)主要依賴(lài)于駕駛員對(duì)實(shí)際汽車(chē)的主觀評(píng)價(jià)，因此建立準(zhǔn)確的人-車(chē)閉環(huán)系統(tǒng)模型可以有效地評(píng)價(jià)汽車(chē)操穩(wěn)性能，從而減少汽車(chē)開(kāi)發(fā)成本.本文通過(guò)對(duì)駕駛員認(rèn)知行為的分析，試圖利用模型預(yù)測(cè)算法建立能夠精確反映駕駛行為的駕駛員模型，從而建立能夠用于評(píng)價(jià)汽車(chē)操穩(wěn)性能的人-車(chē)閉環(huán)系統(tǒng).
　　本文基于模型預(yù)測(cè)算法對(duì)駕駛員的側(cè)向轉(zhuǎn)向行為進(jìn)行建模，聯(lián)合CarSim中的車(chē)輛模

2、型，形成人-車(chē)閉環(huán)系統(tǒng)模型，并利用該模型進(jìn)行了駕駛員的轉(zhuǎn)向行為特性分析。
　　首先，建立了非線性二自由度車(chē)輛模型作為預(yù)測(cè)模型，模擬駕駛員對(duì)車(chē)輛的認(rèn)知行為。二自由度車(chē)輛模型包含了側(cè)向加速度、橫擺角速度等駕駛員能在駕駛過(guò)程中直觀感覺(jué)到的操縱穩(wěn)定性相關(guān)的重要信息，通過(guò)參數(shù)辨識(shí)建立非線性輪胎模型使得預(yù)測(cè)模型更加準(zhǔn)確符合駕駛員對(duì)車(chē)輛的認(rèn)知。為了應(yīng)用于模型預(yù)測(cè)算法，本文對(duì)非線性二自由度車(chē)輛模型進(jìn)行了實(shí)時(shí)線性化。
　　第二，確定了駕駛員模

3、型的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，對(duì)駕駛員的預(yù)瞄、反饋與優(yōu)化過(guò)程進(jìn)行建模。優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)包含軌跡跟蹤誤差、方向盤(pán)角輸入和方向盤(pán)角加速度。預(yù)瞄行為建模采用多點(diǎn)預(yù)瞄方法，即駕駛員跟蹤目標(biāo)不僅是前方的一個(gè)點(diǎn)，而是預(yù)瞄距離內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)。基于此模型分析了預(yù)瞄時(shí)間與預(yù)瞄注意力集中點(diǎn)對(duì)駕駛員轉(zhuǎn)向行為和路徑跟蹤效果的影響。
　　第三，建立了基于CarSim的參數(shù)化汽車(chē)動(dòng)力學(xué)模型，并通過(guò)實(shí)車(chē)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了車(chē)輛模型的精確性。試驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了傳感器與數(shù)據(jù)采集設(shè)備方案，采用了