基于线控转向系统的智能汽车主动换道及其人机共享控制研究
发布时间：2021-09-08 09:55
线控转向系统作为汽车底盘控制的先进技术,打破了传统转向系统的结构约束,更好的促进车辆自动化与智能化发展。本文以线控转向汽车为设计平台,研究了智能汽车主动换道及其人机共享控制。首先对线控转向系统的结构和工作原理进行详细介绍并以此建立系统模型和整车模型。针对系统结构的特殊性建立变传动比,以稳态转向增益为出发点实现方向盘对车辆转向指令控制的稳定性前馈控制。针对线控转向系统的转向力反馈控制,设计满足驾驶员虚拟手感的转向阻力矩模型。建立参考模型和Car Sim整车模型系统作为控制对象。最后通过利用Car Sim/Simulink联合仿真模型进行车辆模型及路感模拟的验证,为后文驾驶员对线控转向系统共享控制的研究分析建立了基础。其次,对主动换道控制进行的研究。考虑车辆行驶工况和道路环境信息,提出了一种适用于弯区道路的换道轨迹纵横向协调轨迹方法。通过建立车辆系统控制模型,采用基于李雅普诺夫稳定性原则的反步滑模轨迹跟踪控制器。并结合Car Sim和Simulink进行仿真验证,分析了不同曲率下的轨迹跟踪控制效果并与传统跟踪控制方法进行对比分析。此外,针对车辆换道的驾驶员干涉控制,提出驾驶员控制权限动态分...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线控转向系统
合肥工业大学学术硕士研究生学位论文4图1.3奔驰F200概念车图1.4奥迪公司SBW系统Fig1.3ConceptcarF200ofMercedes-BenzFig1.4AudiSBWsystem随着线控技术的发展和成熟，线控转向系统逐渐得到广泛的关注。美国通用和日本丰田汽车公司均投入人力物力进行研究，但都停留在系统功能结构上研究，没有真正在实车上应用。2013年日内瓦车展上，日本日产汽车公司在对线控转向系统成熟研究的前提下，推出了目前世界上第一款也是唯一一款搭配线控转向系统的量产车型InfinitiQ50，但该款车型仍然保留了传统机械连接装置已配不时之需。日产InfinitiQ50的问世标志着线控转向系统的研究与发展已经到了一个新的高度[10-11]。国外高校及研究机构则主要针对线控转向系统的功能进行研究。Im和Ozaki等人针对线控转向系统中存在的两个子控制系统，提出了基于扰动观测期的双边控制方法，即为驾驶员提供虚拟感觉也提高车辆的操稳性[12-13]。Fahami[14]采用双曲正切函数将传动比设计出关于车辆运动变量的函数，既提高了低速行驶时的操纵性，又减轻了驾驶员的工作负担。Kim等人使用查找扭矩图的方法实现线控转向系统的道路信息反馈[15]。Balachandran和Gerdes通过分析影响驾驶员转向感觉的各个要素并提出客观评价方法，设计出类似于传统转向系统的线控转向人工力反馈系统模型。该模型可以通过参数进行调节，具有较高的力反馈保真度，在其设计的线控转向试验车X1上进行了试验验证[16-17]。Fankem等人[18]则通过拟合传统转向力矩与车速的关系，结合系统补偿力矩使线控转向系统具有与传统转向系统相似的转向感觉。Fahami和Hairi等人针对线控转向系统的力反馈控制，测量前轴转向电机的工作电流估计路面对车轮的反作用力矩，利用线性二次型调节器进行增益调度，控制
合肥工业大学学术硕士研究生学位论文4图1.3奔驰F200概念车图1.4奥迪公司SBW系统Fig1.3ConceptcarF200ofMercedes-BenzFig1.4AudiSBWsystem随着线控技术的发展和成熟，线控转向系统逐渐得到广泛的关注。美国通用和日本丰田汽车公司均投入人力物力进行研究，但都停留在系统功能结构上研究，没有真正在实车上应用。2013年日内瓦车展上，日本日产汽车公司在对线控转向系统成熟研究的前提下，推出了目前世界上第一款也是唯一一款搭配线控转向系统的量产车型InfinitiQ50，但该款车型仍然保留了传统机械连接装置已配不时之需。日产InfinitiQ50的问世标志着线控转向系统的研究与发展已经到了一个新的高度[10-11]。国外高校及研究机构则主要针对线控转向系统的功能进行研究。Im和Ozaki等人针对线控转向系统中存在的两个子控制系统，提出了基于扰动观测期的双边控制方法，即为驾驶员提供虚拟感觉也提高车辆的操稳性[12-13]。Fahami[14]采用双曲正切函数将传动比设计出关于车辆运动变量的函数，既提高了低速行驶时的操纵性，又减轻了驾驶员的工作负担。Kim等人使用查找扭矩图的方法实现线控转向系统的道路信息反馈[15]。Balachandran和Gerdes通过分析影响驾驶员转向感觉的各个要素并提出客观评价方法，设计出类似于传统转向系统的线控转向人工力反馈系统模型。该模型可以通过参数进行调节，具有较高的力反馈保真度，在其设计的线控转向试验车X1上进行了试验验证[16-17]。Fankem等人[18]则通过拟合传统转向力矩与车速的关系，结合系统补偿力矩使线控转向系统具有与传统转向系统相似的转向感觉。Fahami和Hairi等人针对线控转向系统的力反馈控制，测量前轴转向电机的工作电流估计路面对车轮的反作用力矩，利用线性二次型调节器进行增益调度，控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人机共驾的车道保持辅助控制系统研究[J]. 郭烈,葛平淑,夏文旭,秦增科. 中国公路学报. 2019(12)
[2]高速公路弯道路段车辆紧急避撞安全换道模型[J]. 彭涛,苏丽俐,关志伟,张荣辉,宗长富,李俊凯. 汽车工程. 2019(09)
[3]2019上半年全国机动车保有量达3.4亿辆[J]. 商讯. 商用汽车. 2019(07)
[4]基于线性路径跟踪控制的换道避撞控制策略研究[J]. 刘志强,王一凡,吴雪刚,张春雷,倪捷. 中国公路学报. 2019(06)
[5]基于制动转向协同控制的智能车紧急避障研究[J]. 王其东,李印祥,陈无畏,赵林峰,谢有浩. 汽车工程. 2019(04)
[6]Shared Control of Highly Automated Vehicles Using Steer-By-Wire Systems[J]. Chao Huang,Fazel Naghdy,Haiping Du,Hailong Huang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2019(02)
[7]汽车主动转向与直接横摆力矩协调控制[J]. 赵林峰,高晓程,谢有浩,从光好. 汽车工程学报. 2019(01)
[8]智能汽车人机协同控制的研究现状与展望[J]. 胡云峰,曲婷,刘俊,施竹清,朱冰,曹东璞,陈虹. 自动化学报. 2019(07)
[9]剖析汽车驾驶员的人为因素与交通事故的关系分析[J]. 桂林涛. 时代汽车. 2018(12)
[10]线控转向系统路感模拟及硬件在环仿真试验[J]. 从光好,刘彦琳,赵林峰. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(11)
硕士论文
[1]基于线控主动转向功能的避障控制系统研究[D]. 田博.合肥工业大学 2019
[2]基于虚拟驾驶的切换型人机共驾行为评价[D]. 徐超.吉林大学 2018
[3]基于模型预测控制的换道辅助系统研究[D]. 王凯.合肥工业大学 2018
[4]汽车主动制动/转向避障控制系统研究[D]. 李印祥.合肥工业大学 2018
[5]线控转向系统主动转向控制策略研究[D]. 高晓程.合肥工业大学 2018
[6]线控转向系统变传动比特性及稳定性控制研究[D]. 范广栋.吉林大学 2017
[7]线控转向路感模拟及传动比特性研究[D]. 从光好.合肥工业大学 2017
[8]线控转向硬件在环实验台开发及控制算法研究[D]. 田承伟.吉林大学 2007
本文编号：3390579
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线控转向系统
合肥工业大学学术硕士研究生学位论文4图1.3奔驰F200概念车图1.4奥迪公司SBW系统Fig1.3ConceptcarF200ofMercedes-BenzFig1.4AudiSBWsystem随着线控技术的发展和成熟，线控转向系统逐渐得到广泛的关注。美国通用和日本丰田汽车公司均投入人力物力进行研究，但都停留在系统功能结构上研究，没有真正在实车上应用。2013年日内瓦车展上，日本日产汽车公司在对线控转向系统成熟研究的前提下，推出了目前世界上第一款也是唯一一款搭配线控转向系统的量产车型InfinitiQ50，但该款车型仍然保留了传统机械连接装置已配不时之需。日产InfinitiQ50的问世标志着线控转向系统的研究与发展已经到了一个新的高度[10-11]。国外高校及研究机构则主要针对线控转向系统的功能进行研究。Im和Ozaki等人针对线控转向系统中存在的两个子控制系统，提出了基于扰动观测期的双边控制方法，即为驾驶员提供虚拟感觉也提高车辆的操稳性[12-13]。Fahami[14]采用双曲正切函数将传动比设计出关于车辆运动变量的函数，既提高了低速行驶时的操纵性，又减轻了驾驶员的工作负担。Kim等人使用查找扭矩图的方法实现线控转向系统的道路信息反馈[15]。Balachandran和Gerdes通过分析影响驾驶员转向感觉的各个要素并提出客观评价方法，设计出类似于传统转向系统的线控转向人工力反馈系统模型。该模型可以通过参数进行调节，具有较高的力反馈保真度，在其设计的线控转向试验车X1上进行了试验验证[16-17]。Fankem等人[18]则通过拟合传统转向力矩与车速的关系，结合系统补偿力矩使线控转向系统具有与传统转向系统相似的转向感觉。Fahami和Hairi等人针对线控转向系统的力反馈控制，测量前轴转向电机的工作电流估计路面对车轮的反作用力矩，利用线性二次型调节器进行增益调度，控制
合肥工业大学学术硕士研究生学位论文4图1.3奔驰F200概念车图1.4奥迪公司SBW系统Fig1.3ConceptcarF200ofMercedes-BenzFig1.4AudiSBWsystem随着线控技术的发展和成熟，线控转向系统逐渐得到广泛的关注。美国通用和日本丰田汽车公司均投入人力物力进行研究，但都停留在系统功能结构上研究，没有真正在实车上应用。2013年日内瓦车展上，日本日产汽车公司在对线控转向系统成熟研究的前提下，推出了目前世界上第一款也是唯一一款搭配线控转向系统的量产车型InfinitiQ50，但该款车型仍然保留了传统机械连接装置已配不时之需。日产InfinitiQ50的问世标志着线控转向系统的研究与发展已经到了一个新的高度[10-11]。国外高校及研究机构则主要针对线控转向系统的功能进行研究。Im和Ozaki等人针对线控转向系统中存在的两个子控制系统，提出了基于扰动观测期的双边控制方法，即为驾驶员提供虚拟感觉也提高车辆的操稳性[12-13]。Fahami[14]采用双曲正切函数将传动比设计出关于车辆运动变量的函数，既提高了低速行驶时的操纵性，又减轻了驾驶员的工作负担。Kim等人使用查找扭矩图的方法实现线控转向系统的道路信息反馈[15]。Balachandran和Gerdes通过分析影响驾驶员转向感觉的各个要素并提出客观评价方法，设计出类似于传统转向系统的线控转向人工力反馈系统模型。该模型可以通过参数进行调节，具有较高的力反馈保真度，在其设计的线控转向试验车X1上进行了试验验证[16-17]。Fankem等人[18]则通过拟合传统转向力矩与车速的关系，结合系统补偿力矩使线控转向系统具有与传统转向系统相似的转向感觉。Fahami和Hairi等人针对线控转向系统的力反馈控制，测量前轴转向电机的工作电流估计路面对车轮的反作用力矩，利用线性二次型调节器进行增益调度，控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人机共驾的车道保持辅助控制系统研究[J]. 郭烈,葛平淑,夏文旭,秦增科. 中国公路学报. 2019(12)
[2]高速公路弯道路段车辆紧急避撞安全换道模型[J]. 彭涛,苏丽俐,关志伟,张荣辉,宗长富,李俊凯. 汽车工程. 2019(09)
[3]2019上半年全国机动车保有量达3.4亿辆[J]. 商讯. 商用汽车. 2019(07)
[4]基于线性路径跟踪控制的换道避撞控制策略研究[J]. 刘志强,王一凡,吴雪刚,张春雷,倪捷. 中国公路学报. 2019(06)
[5]基于制动转向协同控制的智能车紧急避障研究[J]. 王其东,李印祥,陈无畏,赵林峰,谢有浩. 汽车工程. 2019(04)
[6]Shared Control of Highly Automated Vehicles Using Steer-By-Wire Systems[J]. Chao Huang,Fazel Naghdy,Haiping Du,Hailong Huang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2019(02)
[7]汽车主动转向与直接横摆力矩协调控制[J]. 赵林峰,高晓程,谢有浩,从光好. 汽车工程学报. 2019(01)
[8]智能汽车人机协同控制的研究现状与展望[J]. 胡云峰,曲婷,刘俊,施竹清,朱冰,曹东璞,陈虹. 自动化学报. 2019(07)
[9]剖析汽车驾驶员的人为因素与交通事故的关系分析[J]. 桂林涛. 时代汽车. 2018(12)
[10]线控转向系统路感模拟及硬件在环仿真试验[J]. 从光好,刘彦琳,赵林峰. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(11)
硕士论文
[1]基于线控主动转向功能的避障控制系统研究[D]. 田博.合肥工业大学 2019
[2]基于虚拟驾驶的切换型人机共驾行为评价[D]. 徐超.吉林大学 2018
[3]基于模型预测控制的换道辅助系统研究[D]. 王凯.合肥工业大学 2018
[4]汽车主动制动/转向避障控制系统研究[D]. 李印祥.合肥工业大学 2018
[5]线控转向系统主动转向控制策略研究[D]. 高晓程.合肥工业大学 2018
[6]线控转向系统变传动比特性及稳定性控制研究[D]. 范广栋.吉林大学 2017
[7]线控转向路感模拟及传动比特性研究[D]. 从光好.合肥工业大学 2017
[8]线控转向硬件在环实验台开发及控制算法研究[D]. 田承伟.吉林大学 2007
本文编号：3390579
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