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人机共驾智能汽车紧急避撞工况下的稳定性控制研究
| 论文题名： | 人机共驾智能汽车紧急避撞工况下的稳定性控制研究 |
| 关键词： | 智能汽车;人机共驾;驾驶员应激;滑模控制;侧向稳定性 |
| 摘要： | 近年来，智能汽车得到快速发展，L3级别及以下的智能汽车将会率先实现规模化应用。此级别的智能汽车可以通过车机系统辅助驾驶员进行驾驶。但是，当车辆处于人机共驾工况时，由于突发性交通事故风险下驾驶员应激过度转向导致的事故时有发生。因此，本文对该工况下车辆的侧向稳定性控制进行研究，以期提高人机共驾智能汽车紧急避撞工况下的侧向稳定裕度。 首先，对国内外现有的关于人机共驾系统中驾驶员认知特征与应激反应、车辆侧向稳定性判别方法与车辆侧向稳定性控制研究等几个方面进行了分析，指出现有研究中对于本文具有借鉴意义的成果以及尚有不足的方面，并在此基础上提出了本文的主要研究内容。 接着，以驾驶员应激转向实车试验数据为基础，建立人机共驾智能汽车驾驶员应激转向模型，并对驾驶员应激程度的影响因素进行分析。该模型可以表征驾驶员驾驶状态突变时的应激程度与驾驶员操作方向盘转向的驾驶行为特征。 然后，以驾驶员模型为转向输入，建立考虑车身侧倾与轮胎非线性特征的车辆三自由度非线性动力学模型，利用非线性动力学中Hopf分岔理论与Hurwitz稳定性判据对不同参数下的车辆稳定性进行计算。绘制β-（β）相平面图，分析相平面图稳定区域与稳定边界关于前轮转角、纵向车速以及路面附着系数的变化趋势。在此基础上，量化分析车辆的失稳可能性与失稳可能程度，并在Simulink中搭建失稳程度预测模型，通过驾驶员的应激转向特性预测车辆在不同参数下产生的失稳可能性与失稳可能程度。之后，以失稳程度预测模型的结果为参考，设计预镇定机制，采用基于滑模变结构控制的主动前轮转向控制方法，通过横摆角速度误差为反馈输入计算所需附加前轮转角，并与驾驶员模型输出的转角相叠加后作用于整车动力学模型，以纠正驾驶员应激输入下的过度前轮转角。 最后，基于Simulink/CarSim平台，搭建联合仿真模型并设计实车试验对所建立的模型与所设计的控制算法进行验证。验证结果表明侧向加速度、质心侧偏角与横摆角速度等参数的峰值在控制算法的介入下分别降低13.5%、16.7%、12.7%。这表明该算法可有效地降低车辆的失稳可能性，提高车辆的稳定裕度。 |
| 作者： | 夏林 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 袁朝春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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