原文传递
重型半挂车纵横向人机协调控制策略的研究
| 论文题名： | 重型半挂车纵横向人机协调控制策略的研究 |
| 关键词： | 半挂车;控制策略;人机协调;驾驶员模型;行车风险场 |
| 摘要： | 随着我国工业化水平的逐步提升，带动了石油、甲醇和液化天然气等危险化工用品的应用，目前我国的危化品运输主要依靠半挂汽车进行公路运输，在运输途中一旦发生事故，将会对人员和环境造成巨大的威胁，智能运输车辆是解决当前困境的方法之一。鉴于当前危化品运输智能化级别难以快速跨越至高度自动化水平阶段，本文以重型半挂车为研究对象，对纵横向人机协调控制进行研究，通过协调驾驶员和辅助驾驶系统，以降低人机冲突，主要研究内容如下: (1)结合自然驾驶人对重型半挂车的横向控制，分析了驾驶员生理心理特性和环境感知特性，以固定横摆角速度假设，搭建了基于预瞄搜索算法的轨迹预测驾驶员模型;为改善行车过程中非线性问题，对车辆进行线性三自由度建模，设计了横向线性时变模型预测控制器。首先针对车辆行驶过程中驾驶员状态的改变会引起行车危险程度的改变，建立了考虑人-车状态的权重模型，其次根据驾驶员在路径跟踪过程中的实际表现，设计了模糊控制规则，根据驾驶员实际控制中所造成的路径偏差，进行实时的人机权重的调节，最后通过仿真试验验证了人机协调控制效果。 (2)针对自然驾驶人对重型半挂车的纵向控制中会考虑车间距和加速度因素，选择具有拟人化特性的纵向控制模型作为纵向驾驶员模型，通过调整模型参数以获得表征不同驾驶风格的纵向驾驶员模型;为了克服传统PID控制器的不足，采用模糊算法和PID控制相结合的方式设计纵向辅助系统控制器;由于车辆在行驶过程中无法通过单一因素对行车安全风险进行精确的评估，建立了包含静态和动态障碍风险场的综合风险评估模型，并以综合风险评估值标准差和平均值设计了柔性人机控制权分配策略，通过联合仿真验证了人机协调控制效果。 (3)对于重型半挂车的纵横向人机协调控制，首先结合纵、横向驾驶员模型与辅助系统控制器，构建了纵横向综合的人机协调控制框架;其次根据驾驶员控制造成的车速偏差、侧向偏差及其变化率，设计了基于模糊理论的纵横向人机协调控制策略，仿真验证结果表明所提出的人机协调策略能提高过弯稳定性，减小路径跟踪与速度跟踪的偏差;最后通过硬件在环试验验证部分工作内容，为上述研究提供一定的试验数据支持，证明研究内容的有效性。 |
| 作者： | 王鑫 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 汪选要 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
