融合驾驶意图和动态多参数的汽车侧翻评价研究

发布时间：2020-05-26 01:42

【摘要】：随着汽车工业程度持续提高和社会总体经济水平的高速发展,汽车的产销量与日俱增,汽车的发展与出现,为现代社会的人类日常生活的便利提供了相当大的帮助,但同时也带来不少的安全隐患和社会问题。随着车辆的日益普及和道路上车流量的增多,因道路交通而产生的事故问题已经容不得忽视。对于一些质量大、质心较高且轮距窄的汽车,其非常容易发生十分危险的侧翻事故。从侧翻事故的分析来看,其发生的原因大都是由于驾驶员的错误操作,因此对于驾驶员的研究需求十分迫切。本课题主要关注在高速工况下,搭建基于动态多参数的三自由度车模型和预瞄驾驶员模型的侧翻动力学模型;基于HMM模型,模拟出能够判断转向意图的驾驶意图识别器,并通过识别结果判断转向工况;基于灰色预测理论,搭建驾驶行为预测模型,并对驾驶员模型进行优化,并在此基础上估算出预测侧翻评价指标;最后针对识别出的转向意图工况,设计了一种新型的侧翻预警系统,为后续的防侧翻控制策略的研究提供基础。本文的具体工作如下:(1)搭建基于动态多参数的侧翻动力学模型。基于车辆动力学分析搭建三自由度车模型,在考虑轮胎动态侧偏特性的基础上,搭建动态轮胎模型,基于侧向加速度反馈和不同运动工况下驾驶员的行为特征变化,搭建基于动态参数的预瞄驾驶员模型,并进行验证。(2)搭建出驾驶意图(尤其是转向意图)的识别模型,由前文对研究现状的分析总结,可知在判断驾驶意图时,方向盘转角和转角变化值是最直接最直观的特征值,因此本文选用方向盘转角和转角变化率为特征量进行驾驶意图识别。对双移线工况的实验数据进行预处理,建立样本;并基于HMM模型,选取了样本数据库中特征参数组,识别驾驶意图;之后对参数进行了训练和优化,得到驾驶意图识别结果。(3)应用灰色理论中的GM(1,1)模型进行驾驶行为的预测,通过出现当前可观察到的方向盘转角变化规律的时间序列,搭建驾驶行为预测模型,从而实现对未来某一时刻的方向盘转角值变化趋向的预测;同时,对第二章中的驾驶员模型进行改良设计和优化,使其成为可进行驾驶转向行为预测的预瞄-预测驾驶员模型。在此基础上,结合第三章中得到的处理后的实验数据和驾驶意图工况识别结果,构建融合驾驶意图工况识别的侧翻预测模型。(4)基于侧翻机理的分析,推导出基于车辆模型的侧翻评价指标LTR,结合侧翻预测模型,估计出车辆侧翻评价指标的估测值ELTR,并在主动转向控制策略和模糊PID控制器的基础上,设计出新的侧翻预警系统并进行验证。
【图文】：

示意图,侧翻,车辆,示意图

图 1. 1 车辆侧翻示意图1.1.3 驾驶意图对侧翻稳定性的影响从侧翻事故的事后分析来看，其原因大都是因为驾驶人员应多紧急状况时的不当操作，因此对于驾驶员本身的研究需求十分迫切。但是人们发现，如果跳过驾驶员建模而直接研究汽车系统，则只能得到该系统对于给定的输入的相关响应，而汽车的侧翻因素同道路环境和驾驶员行为特征息息相关，，一个熟练的驾驶员和一个生疏的驾驶员在开同一段急转弯的路时，可能造成的汽车稳定性结果也截然不同，因此，跳过驾驶员建模则只能得到该车对给定的转向输入的响应，而难以判别整个人-车-路闭环系统的性能如何，同样的，也无法客观合理地评价汽车的稳定性和主动安全型。由此可见，对于驾驶员的行为特征的研究已经成为操纵稳定性研究的必不可少的环节之一。

道路模型,移线

但对于仿真而言，道路模型并不理想，在转角点处导数不连续，所以为了使之趋近于理想的参考道路轨迹，需要圆滑处理突变处，处理结果如图1.3所示。图 1. 3 双移线道路模型图对图 1.3 中的道路模型进行曲线拟合后，表达式如下： 00()3320122332012eexexexBeexexexfx54321xsxsxsxsxs (1-4)式中各参数如下：31234212311201332320123101231022002/3()/6/(3)/assssasssassaseBdeaaBdeaaBdeaaaBd 2310332323223123232322032/3()/6/(3)/daadaaeBdeaaBdeaaBdeaaaBd d. 最坏行驶工况评价方法对于汽车侧翻的评价，必须要找到使其侧翻的恶劣工况，基于这个想法，提出了以上几种恶劣行驶工况的特例，这些方法都是基于经验得出的。但同时，也有许多学者提出，现有的试验方法仍然不够可靠，因为其没有模拟到最坏行驶工况。Huei Peng的研究指出，虽然上述三种
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491.31

【参考文献】