基于路面附着系数的汽车防碰撞控制算法研究
发布时间：2020-09-18 19:20
汽车防碰撞系统是通过一系列传感器来监测行驶环境是否有危险来对驾驶员提醒或者主动介入避免碰撞的一种主动安全技术,这就要求防碰撞控制算法降低误报率和漏报率从而来保证其有效性和准确性。汽车行驶的运动状态、路面条件以及主动介入的制动强度不同会对汽车防碰撞控制算法产生很大的影响,如果这些参数全部用传感器等方式来获取,会造成本增加,实用性较差。因此本文提出一种基于双重无迹卡尔曼滤波算法对汽车运动状态参数和路面附着系数的估算,将估算得到的数据带入安全距离模型,同时在安全距离模型中引入制动强度系数从而得到新型的汽车防碰撞控制算法。本文在建立的Dugoff轮胎模型和七自由度车辆动力学模型的基础上,分析了路面附着系数与汽车运动状态参数的关系,设计双重无迹卡尔曼滤波算法对其进行估算。一个滤波器估算汽车运动状态状态参数,另一个估算路面附着系数,两者形成闭环交互从而提高其估算准确性。利用MATLAB和CarSim联合仿真,结果表明双重无迹卡尔曼滤波算法能够实时准确地估算出汽车运动状态参数和路面附着系数。针对不同的自车和前车运动状态,在安全距离模中引入制度强度系数,设计出一种基于模糊理论的制动强度系数估算算法,并结合安全距离模型建立汽车防碰撞分级预警策略,最后搭建MATLAB和CarSim联合仿真实验。结果表明基于路面附着系数和制动强度系数估算建立的汽车防碰撞分级预警策略能够有效预警,同时降低误报率和漏报率。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.6
【部分图文】：
图 2. 2 轮胎归一化纵向力和侧向力 Simulink 模型Fig2.2 The normalized longitudinal and lateral force of tire Simulink model2.2 车辆动力学模型的建立2.2.1 路面附着系数的概念路面附着系数 是指路面附着力与轮胎受到的垂直载荷力比值，地面给轮胎的附着力最大值为F ，则zF F (2.19)路面作用在轮胎上的力为 可以分为轮胎纵向力 和侧向轮胎力 。由汽车理论[56]可得，轮胎力 是不超过附着力最大值，即：FzF F (2.20)Dugoff 轮胎模型经过变形后，轮胎纵向力 和侧向轮胎力 可以表达为关于路面附着系数、滑移率、侧偏角和垂直载荷之间的函数表达式如下：
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文横摆角速度， 是前轮转角， 是车辆质量， 是车辆绕 z 轴转动的惯量，Γ为车绕 z 轴的横摆力矩， 、 分别是前、后轮距， 、 是各个轮胎上的纵向力侧向力， 是车轮旋转惯量， 是轮胎滚动半径， 是车轮角加速度， 、 别是车轮的驱动力矩、制动力矩。下标 为 , 表示前、后，下标 为 , 表示左、右经分析推导了七自由度动力学数学模型，因此可以在 MATLAB/Simulink 中立其车辆动力学模型，如图 2.4 所示。
图 3. 8 路面附着系数估算仿真模型Fig3.8 The Simulation model for estimation of road adhesion coefficient.2.4 CarSim 软件介绍因实验条件有限，选择 CarSim 车辆软件进行相关仿真测试来代替实际车辆状态情况。CarSim 可用来对车辆动力学方面进行仿真验证，并且可以快速建车模型、仿真算法设定、结果显示等等，为实车设计获取一些经验，目前得到泛使用于现代汽车设计研究和开发。它能够对整车的操作稳定性、动力学、平、转向性以及也可以用于驾驶辅助技术等主动安全方面仿真验证。CarSim 软要由车辆设置库、模型求解以及结果处理显示三部分组成，如图 3.9 所示。车辆参数 主控制器仿真分析
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.6
【部分图文】：
图 2. 2 轮胎归一化纵向力和侧向力 Simulink 模型Fig2.2 The normalized longitudinal and lateral force of tire Simulink model2.2 车辆动力学模型的建立2.2.1 路面附着系数的概念路面附着系数 是指路面附着力与轮胎受到的垂直载荷力比值，地面给轮胎的附着力最大值为F ，则zF F (2.19)路面作用在轮胎上的力为 可以分为轮胎纵向力 和侧向轮胎力 。由汽车理论[56]可得，轮胎力 是不超过附着力最大值，即：FzF F (2.20)Dugoff 轮胎模型经过变形后，轮胎纵向力 和侧向轮胎力 可以表达为关于路面附着系数、滑移率、侧偏角和垂直载荷之间的函数表达式如下：
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文横摆角速度， 是前轮转角， 是车辆质量， 是车辆绕 z 轴转动的惯量，Γ为车绕 z 轴的横摆力矩， 、 分别是前、后轮距， 、 是各个轮胎上的纵向力侧向力， 是车轮旋转惯量， 是轮胎滚动半径， 是车轮角加速度， 、 别是车轮的驱动力矩、制动力矩。下标 为 , 表示前、后，下标 为 , 表示左、右经分析推导了七自由度动力学数学模型，因此可以在 MATLAB/Simulink 中立其车辆动力学模型，如图 2.4 所示。
图 3. 8 路面附着系数估算仿真模型Fig3.8 The Simulation model for estimation of road adhesion coefficient.2.4 CarSim 软件介绍因实验条件有限，选择 CarSim 车辆软件进行相关仿真测试来代替实际车辆状态情况。CarSim 可用来对车辆动力学方面进行仿真验证，并且可以快速建车模型、仿真算法设定、结果显示等等，为实车设计获取一些经验，目前得到泛使用于现代汽车设计研究和开发。它能够对整车的操作稳定性、动力学、平、转向性以及也可以用于驾驶辅助技术等主动安全方面仿真验证。CarSim 软要由车辆设置库、模型求解以及结果处理显示三部分组成，如图 3.9 所示。车辆参数 主控制器仿真分析
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 沈法鹏;赵又群;孙秋云;林h
本文编号：2822071
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/2822071.html
