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

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cxr1682000
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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配控制策略。根据车-路位置信息和车辆状态建立车辆安全评价系数,根据驾驶员与自动控制系统的控制意图差别建立驾驶员操作意图评价系数,引入模糊逻辑控制对驾驶权限系数实现动态分配。并根据车辆所处的被控状态,设计路感电机控制模式,利用路感电机对驾驶员的力反馈作用进行人机共享控制时驾驶意图警示。并通过仿真验证本文设计的人机共享控制系统的转角及转矩控制的有效性。最后,为验证所涉及的控制策略的有效性,根据线控转系结构搭建了线控转向硬件在环试验台架。通过对硬件在环台架的软硬件测试,进行转角跟随和转向阻力矩试验,验证所建立的试验台具有合理的控制效果。对本文提出的换道控制及其人机共享控制进行硬件在环仿真,通过试验验证了本文所提出的线控转向汽车主动换道及其人机共享控制的有效性。
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