关键词：自适应巡航系统;;驾驶员特性;;模糊控制;;电动汽车;;轮毂式无刷直流电机
摘 要：汽车的自适应巡航系统作为驾驶辅助系统的组成部分,能有效降低驾驶员操作强度且更加安全控制汽车行驶。当前自适应巡航系统主要针对的是在高速公路上行驶的车辆,且由于驾驶员之间的差异性及本身具有时变性,恒定参数的自适应巡航系统不能完全适用于所有驾驶员,会降低自适应巡航系统的使用率和接受度,论文针对该问题开展了基于驾驶员特性全速度范围的自适应巡航系统研究。首先,根据研究内容设计了基于驾驶模拟器的驾驶数据采集试验方案,招募不同年龄、不同性别且具有驾驶证的人员进行驾驶试验,根据参数正常分布范围,区分出异常数据并对其剔除。通过对比分析,选取避撞时间、跟车时距等参数反映驾驶员特性,针对不同类型的驾驶员进行参数对比,分析其稳定值、幅值的分布范围,为基于驾驶员特性的控制器的设计提供依据。其次,结合各类电机类型优缺点及自适应巡航系统应用场景,文中的电动汽车驱动系统采用轮毂式无刷直流电机,制动系统为液压制动,建立电动汽车纵向动力学模型、轮毂式无刷直流电机模型、简化后的制动器模型,并分别对其进行了仿真验证。自适应巡航系统控制器是由计算期望加速度的上层控制器和包含驱动制动切换策略的下层控制器组成,由于模糊控制鲁棒性好且对汽车具体参数依赖性小,用模糊控制构建上层控制器,为安全考虑上层控制器包括基于最小安全距离控制器与基于驾驶员特性控制器,当基于驾驶员特性控制器失效时最小安全车距控制器起作用。当驾驶员特性控制器作用时,通过驾驶员特性自辨识模块随不同类型的驾驶员自适应的调节驾驶员特性参数(跟车时距的均值及幅值、避撞时间倒数的幅值)来适应于不同的驾驶员。最后,论文对同一类型驾驶员在几种不同典型工况下进行了仿真实验,仿真结果表明基于驾驶员特性的自适应巡航控制器能在定速巡航、低速走停、高速跟驰、前车切入及切出工况下安全有效的控制车辆行驶。论文又针对不同类型的驾驶员在同一工况下进行仿真分析,结果表明,本文设计的驾驶员特性控制器满足了不同类型驾驶员对跟车间距、前车车速不同的响应特性,并且在控制效果上优于驾驶经验较少的普通驾驶员。
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