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自动紧急避障导致的正面柱碰主被动安全研究
| 论文题名： | 自动紧急避障导致的正面柱碰主被动安全研究 |
| 关键词： | 汽车主动避障系统;正面柱碰;主动安全;被动安全 |
| 摘要： | 有研究表明，驾驶员紧急避障操作不当是导致车-柱正面碰撞事故的重要原因。因此，本文展开基于TTC的主动避障系统设计与验证，针对行人“鬼探头”行为在PreScan中搭建测试场景并仿真，结合转向过程中乘员离位与碰撞阶段车辆响应进行仿真，研究碰撞过程中乘员损伤，并对约束系统进行优化。 首先，基于五次多项式设计车辆紧急转向路径并确定基于TTC的分级避障策略，然后在二自由度车辆动力学模型的基础上分别构建横向LQR控制器及位置-速度双PID纵向控制器跟踪规划轨迹。最后利用PreScan、matlab/simulink、Carsim联合仿真平台验证了避障控制系统的有效性。 其次，本文选择丰田雅力士作为研究车型，通过100%正面碰撞工况验证该车辆有限元模型的准确性，并把车辆动态响应作为边界条件输入以该车有限元模型为基础搭建的驾驶员侧约束系统模型，仿真验证约束系统模型的有效性，确保后续研究的精确性。 最后，针对行人“鬼探头”行为在PreScan中搭建测试场景，配备自动紧急避障系统进行仿真。随后将预碰撞阶段车辆动态响应作为边界条件输入约束系统模型中，仿真得到碰撞初始时刻乘员离位姿态。然后使用有效性已经得到验证的整车碰撞有限元模型仿真分析碰撞过程中车辆动态响应。最后结合碰撞初始时刻乘员姿态与碰撞阶段车辆动态响应进行仿真，引入综合加权损伤指标WIC值分析碰撞阶段乘员损伤情况,介入主动预紧式安全带提升乘员防护效能，并利用ModeFRONTIER与MADYMO搭建耦合优化平台，选择部分参数为设计变量，WIC值为目标函数优化约束系统。 研究结果表明：（1）本文设计的自动紧急避障系统能够实现紧急避障，且跟踪效果良好。（2）正面柱碰工况由于受力面积狭窄导致应力集中，碰撞强度较大，乘员整体损伤偏高。（3）介入主动预紧式安全后，WIC值从0.252下降到0.241。优化平台以均匀拉丁超立方算法获得40组初始样本，并使用克里金法拟合初始样本得到代理模型，最终利用MSGA-Ⅱ多目标优化算法迭代得到的最优样本使假人WIC值下降14.5%，优化效果明显。 |
| 作者： | 高俊 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 胡远志;董立强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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