英文翻译---汽车—司机系统的研究处理 中文

汽车 司机系统的研究处理 M. A. A. . 梦华 译 摘要 ： 汽车 驾驶系统为 汽车设计处理分析 提供了坚实的基础。这份文件旨在对有关汽车与司机互动中的司机操作和速度 控制 提供指导。通常的汽车 驾驶 数学模型通过数字化的模拟演习来落实，并处 理 那些理典型特征。 随着当今汽车底盘广泛采用了信息技术和电子系统 .。人的因素已构成对车辆的模拟研究处理的新问题 。 这里所推荐的模型为研究有积极影响干预的底盘系统的汽车 驾驶 系统提供了工具。 关键词 ： 司机 车动态、 驾驶员的行为 、 底盘提高系统 1 引言 近来，由于在车辆发展中越来越多地采用虚拟原型车，汽车在虚拟环境中设计处理也广泛应用于学术研究与制造两个领域。为了处理模拟汽车，开发者需要汽车动态模拟模型 (自从 20世纪 60年代 以来， 汽车动态 模型的各种应用已经得到了开发 , 包括动态分析、交互式模拟驾驶、车辆检验等复杂的模型，按规定的程序解决特定 问题 。从整个动态模拟的过程中可以看出，车辆和司机是一个紧密结合的人工机械系统，汽车和司机的相互作用行为起着至关重要的作用。同时，出于人工机动性的考虑，汽车底盘提高系统 被引入车辆，目标是把环境对安全、稳定、舒适的影响减至最低，不过，有人认为，在某些情况下，这些提高底盘系统是弊多于利的。在 9电子增强系统的上下文中明确的指出 ， 评估 汽车 驾驶 系统的质量包括不同的质量问题和设计矛盾。这牵涉到司机的行车速度控制及其定向 /督导管理，直到最近才获得重视。由 8提供的对重型 汽车底盘加强的 详细审查制度， 包括诸如刹车防抱死系统 (牵引控制系统 (后桥督导制度和动态稳定控制系统 。 因此建议把司机考虑到控制系统中。因为司机是组成系统必需 的。为了使汽车易于控制 , 可鼓励司机驾驶接近到汽车的极限， 因此影响了原定的安全性。 在以下的部分中将介绍一种基本的 4向，横向，侧倾，旋转）汽车模型和驾驶控制模型。驾驶模型可以控制汽车前横摆角的特定结构，并且经验性的感觉纵向加速误差。在第 4部分，将评论汽车 驾驶 交互作用。这个仿真系统将在第 5部分中用来分析包括在狭窄道路上的变向和在转弯时的刹车制动操作。 2 车辆模型 汽车模型用一个 4自由度的模型来描述 4：纵向，横向，侧向，旋转运动。如图1所示，虽然悬架没有包含在这个模型里，但模型中采用了简化的 描述，把车身旋转假设成一个旋转轴， 该 轴固定在车身前后 轮轴的旋转中心的顶点 。模型参数在附录中有说明。 1 图 1 汽车模型 汽车车轴参数分别表示横向垂直受力， 分别表示滚动率和侧倾角。前后轮的侧偏角和车轮外倾角 和 可被定义为汽车运动变量术语。 当汽车匀速行驶时纵向运动可以从运动方程式中消去。 2 非线性汽车模型的动力学包括非线性轮胎特性，这将在 7“不可思议的规则”中模 拟到。横向和纵向的传输负荷的影响通过特定 近似值来估算 10。假设一个固定的滚动轴位置，前后轮的横向路面 传输负荷表达式为： 横向路面 传输负荷在各种汽车前进速率计算时，用下式估算： 3 通过道路驾驶行为预览 显然，只有汽车本身不可能维持想得到的路径。这就需要结合司机驾驶模型。司机对进行中的操纵控制行为有视觉的和动作的反馈。通过道路驾驶行为，可以预览包含了建立在对命令理解感知基础上的行为。对于方向的操纵控制，司机可以用 预演行为在弯路上行驶，汽车将在给出的转向角下通过弯路。因此司机可以根据水平道路曲率给出 适当的转向角，剩余的路线转移可以通过 补偿性的控制行为处理。对于速度控制，虽然恰当的感觉路面等级比理解水平曲面图表困难的多且不够精确，司机还是可以设法根据路况调整节气门开度角等级。 向的操纵控制 对于驾驶者的视觉反馈，这里给出基于 3的计划策略下建立的双标准（预见性和补偿性）驾驶操作系统模型。司机通过预先的调节尽力控制驾驶去适应路线位置，操纵汽车在弯路上的行驶，改变路线或绕开障碍物。对于不可预见的路面干扰，司机必须用补偿性的操作抵消这些干扰，在路线中随机的操纵汽车。 对于预见性控制， 韦尔和马克瑞尔 12提出的控制前侧偏角和侧向位置或 航向角和侧向位置的系统结构提供了闭合回路特性。因此，这里假定司机通过对前横摆和路线位置误差的感觉逐步进行修正操作。在系统中通过一个预先的行为在汽车固定轴 点。表 2图解了通过路线事先查看的驾驶行为。下面给出一个相对于预置点想得到的路线的综合项误差： 3 和 是在 别代替车头方位和路线位置误差百分比。驾驶者仅仅需要感觉预设点沿着路线的角误差 。这里的预设距离 速度和预演时间 是符合我们的日常生活经验的 ,车速越慢 ,司机看的在距离越近，车速越高 ,看到的距离越远。 在马克瑞尔 的跨越式模型中，司机的补偿反馈控制被确定为综合的角度误差调整功能。 它包括三部分：增加量 合项误差的补偿量 ，引导术语 抵消司机感知汽车轮胎延时，滞后术语 相当于神经延误，时间延误近似司机反应时间的延迟。 图 2 示范道路驾驶通过预演 对司机的运动反馈，根据人体器官执行的动作和重力作用的方位提供的信息，在1中，艾伦 注释到横摆率可以设置为运动反馈原理。运动反馈 提供了司机补偿汽车横摆率迟滞的引导。 度控制 各种情况下的速度控制都很重要，包括在安全方面的弯路上行驶的加速级别，对速度极限的反应和避开紧急情况的急刹车。在直线运行时司机保持指定的速度，当司机发现有弧度 ,速度则相对减少 ,以维持理想的横向加速。司机速度控制的定则可以用图表 3（ a）描述。司机发出符合理想变速的减速命令，并感觉减速误差。尤其当电子控制底盘，像刹车防抱死系统 (牵引控制系统 (等被使用后，速度控制更 4 必不可少。从这些控制系统的工作原理我们可以看到 , 大部分都是在紧急情况下启动，因此速度控制是不可逃避的。举例来说 ,通过加入有效的 动踏板力和汽车减速之间的关系如图 3（ b）所示，由上述的使用关系和速度控制规律，这样的电子控制评价效果还是可行的。 图 3 (b)驾驶速度控制规律 （ a） 统特性 4 汽 车 驾驶 互动 有速度控制的汽车 控制动力学 鉴于上汽车和司机的述动态特征，可以给出一 个没有速度控制的汽车 控制模型方框图如图表 4所示。假定车辆以不变的速度前进。汽车的横向速度 v,侧倾率 r,横摆率 车的横向速度 ,侧倾率是在司机直接控制下的，虽然横向运动没有由司机直接控制，它仍然影响到司机的行为，尤其当汽车前进变量描述被引进时。动力学方程式中，可以由汽车的横向速度与侧倾率提供汽车的方向角和横向路径位置。最后将由司机根据复合项误差做出纠正性操作。作为封闭性的分析，有两个输入系统 ，一个是路径命令 ，一个是最初的汽车方向角 。汽车将被按照路径命令操作， 帮助补充矫正视 觉误差。然而，随着交互式方程式的应用，在模拟中会发现侧向偏差（表 5（ a），可以假设司机继续操纵直到汽车的形式姿态与沿着路径的预设点相符合。这种方法最终消除了汽车行驶姿态的误差，但是不能纠正路径位置误差。通过在系统中加入一个并行的积分器，可以消除这个补偿误差（表 5（ b）。这个积分器的功能是补偿综合项误差，这个误差包括车头方位误差和路径位置误差 5 （表 4）。它对路径位置比只有积分器更快的产生补偿。转向角误差转换综合项误差的机能可以用下式定义： 驶员 当速度控制被关注的时候，司机 汽车相互作用是驾驶员横向和纵向操纵的结果，这在更高的层面反映了司机的控制作用。表 6图解了相互作用的结构。表 6的上部分描述了司机方向控制行为，下部分描述了速度控制行为。通过观察道路车辆的反应和反馈信息 ,，他们之间的关系就可以处理了。 图 4 车辆定向控制系统模型 （ a） 没有积分 器 （ b）有积分器 图 5 平行合成效果 6 表 6 汽车 驾驶 互动控制 5 绩效分析 双车道车速改变 没有速度控制的车辆控制模式同样适用于这里的双车道操作，附录指出了车辆的参数。表 7显示系统的反应。可以看出，道路信息输入使得汽车的执行分析是可能的。可以看出 ,道路信息的加入使得汽车性能分析更合理。司机沿着 0km/此司机的操作输入是由理想的运动路径决定的，该路径通过预设距离 接器 的预设点。同时也取决于司机对汽车的反应习惯。如图表 7所示，这个操纵要求汽车在最初的车道上行驶 15米，然后在 30 米内侧向转位 持这一路径 25米，又在接下来的 25米内回到最初的路线。司机要在没有触及胶线划定的情况下顺利完成所需的操作。轻微的 延误和超前不会引起不稳定。其他结果显示双车道变换回应的 系统反应了 方向盘转角（图7（ b），它造成约 7(c)）。这超出了一般驱动器要求。选择 2可以防止轮胎的峰值接近饱和，它具有模型的自然频率和阻尼特性。 7 图 7 双车道短暂反应变化 速度不变 V=80km/h 驾驶参数： (G = = = 1s) 弯道刹车情况 现在考虑综合操作和反制动操作下的 汽车 驾驶 模型的速度控制。图 8说明了模型的反馈特性。司机进入一个半径 300米的弯道，由于比预期的要急，导致过度横向操纵加速 ，在图 8中大约为 计 2，谨慎的司机在驾驶时会适当的减速，因此 会减至 应的速度减到 88km/度控制规则以前在 指定了制动减速为 注意的是 ,如果横向加速超过 图 .8(b)，驾驶模型开始制动，随后带来了 图 8 (a)。这已 经从实际的制动过程轨迹得到证实 (图 )。这是由于后桥转弯的迟滞导致的。在汽车表现出平稳的横向加速状态并达到预期的速度后，如果转向条件还是不足，司机可以降低车速 ,使车辆控制在稳定的状态。 8 图 8 车辆的转弯刹车反应 6 结论和进一步研究 理想的司机操纵驾驶和速度控制模型应该指定汽车的侧向位置和轻度减速控制的姿态。 这份分析已经证明了该模拟系统的控制稳定性。稳定的掌舵控制已经通过速度变化补偿模式实现。 该文件提出的模式旨在评估影响电子底盘提高系统。它为探索现行的底盘系统的效果提供了工具。