一種基于駕駛員模型的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能測試方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)的目的是提出一種基于駕駛員模型的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)和方法。該方法主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初期，借助于虛擬仿真平臺(tái)，考慮駕駛員的駕駛特性，對初步設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行測試。該測試系統(tǒng)包括駕駛員模型、車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模塊、車輛模型模塊、虛擬測試道路環(huán)境模塊和信息儲(chǔ)存模塊。整個(gè)測試過程模擬的是人的駕駛過程，通過改變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)，獲得汽車的狀態(tài)響應(yīng)，通過對狀態(tài)響應(yīng)的分析,優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的參數(shù)，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能更加符合人的駕駛特性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)的目的是提出一種基于駕駛員模型的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)和方法。該方法主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初期，借助于虛擬仿真平臺(tái)，考慮駕駛員的駕駛特性，對初步設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行測試。該測試系統(tǒng)包括駕駛員模型、車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模塊、車輛模型模塊、虛擬測試道路環(huán)境模塊和信息儲(chǔ)存模塊。整個(gè)測試過程模擬的是人的駕駛過程，通過改變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)，獲得汽車的狀態(tài)響應(yīng)，通過對狀態(tài)響應(yīng)的分析,優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的參數(shù)，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能更加符合人的駕駛特性。【專利說明】一、
本專利技術(shù)涉及在車輛的設(shè)計(jì)初期對車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行測試評價(jià)，以期達(dá)到輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，屬于車輛工程領(lǐng)域。二、
技術(shù)介紹
汽車的誕生提高了人們的交通和運(yùn)輸效率，豐富了人們的生活，改變了人們的出行方式。隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長和車輛生產(chǎn)技術(shù)的迅猛發(fā)展，車輛的持有量不斷增加。汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展使之成為二十一世紀(jì)最重要的行業(yè)之一，隨著汽車動(dòng)力性能的提高，車速的提高，汽車的安全性和操縱穩(wěn)定性就顯的尤為重要。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是影響汽車操縱穩(wěn)定性的重要原因，也是是駕駛員對車進(jìn)行控制的直接交互對象，因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能決定著汽車的操縱安全和駕駛舒適性。對于工程人員和汽車公司研發(fā)部門，如何在汽車研發(fā)時(shí)提高研發(fā)的效率就成為車輛設(shè)計(jì)領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)，尤其是如何快速準(zhǔn)確的評價(jià)車輛的參數(shù)以及獲取最優(yōu)的車輛參數(shù)，在很大程度上決定著汽車研發(fā)的進(jìn)展、研發(fā)過程中的總體費(fèi)用以及研發(fā)出的車輛質(zhì)量。對于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在真車中的測試，主要有開環(huán)測試和閉環(huán)測試兩種測試方法。在開環(huán)測試中，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸入為一組固定的測試數(shù)據(jù)或者已預(yù)設(shè)好的固定的測試輸入信號，這樣可以保證多次測試對車輛的輸入一致，但方向盤的輸入并不根據(jù)車的響應(yīng)而改變，這與現(xiàn)實(shí)不符；在閉環(huán)測試中，使用一定的算法控制車輛沿預(yù)期軌跡行駛，并保證軌跡追蹤在一定的誤差范圍內(nèi)，這可以通過建駕駛員模型或者設(shè)計(jì)機(jī)器人控制算法來實(shí)現(xiàn)，但這樣的偏差控制算法的輸入雖模仿人的駕駛卻沒有體現(xiàn)人的駕駛特性和局限。所以在實(shí)際的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的測試評價(jià)中一般都由熟練的駕駛員操縱被控汽車，在特定的道路環(huán)境下完成駕駛?cè)蝿?wù)并記錄所需數(shù)據(jù)，然后工程人員根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)對此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定參數(shù)的變化范圍，然后逐個(gè)改變參數(shù)的值再繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算得到最優(yōu)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的參數(shù)。但這存在很多缺點(diǎn):首先，即使對于經(jīng)驗(yàn)豐富的熟練駕駛員，也不可能在多次實(shí)驗(yàn)中保證對被測汽車的輸入完全一致，這樣的測試評價(jià)結(jié)果不客觀；其次，當(dāng)測試速度較高時(shí)、道路環(huán)境條件惡劣時(shí)，對駕駛員有一定的危險(xiǎn)性；最后，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)沒有一個(gè)大致范圍時(shí)就大量真車實(shí)驗(yàn)會(huì)損耗過多的資金和精力；同時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)樣機(jī)的試制也會(huì)浪費(fèi)很多資金。三、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提出一種基于駕駛員模型的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)和方法。該方法主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期，借助于虛擬仿真平臺(tái)，考慮駕駛員的駕駛特性，對初步設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行測試。該測試系統(tǒng)包括駕駛員模型、車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模塊、車輛模型模塊、虛擬測試道路環(huán)境模塊和信息儲(chǔ)存模塊。其中車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模塊是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定之后，將之進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模的數(shù)學(xué)模型，是本專利技術(shù)方法的測試對象；車輛模型則是由專業(yè)的汽車軟件提供的多自由度的汽車模型，該模型用于模擬真車；虛擬測試道路環(huán)境模塊是根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，通過模擬現(xiàn)實(shí)道路信息，建立測試所需的道路和路況；信息儲(chǔ)存模塊，采集和儲(chǔ)存仿真測試過程中的數(shù)據(jù)；駕駛員模型模擬人在駕駛過程中對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸入。其中駕駛員模型主要包括預(yù)瞄模塊、預(yù)測模塊、決策模塊以及神經(jīng)肌肉動(dòng)力學(xué)模塊。決策模塊根據(jù)預(yù)瞄模塊得到的預(yù)期軌跡和預(yù)測模塊計(jì)算的汽車行駛的預(yù)測軌跡之間的偏差，經(jīng)ro控制決策出控制命令，然后由神經(jīng)動(dòng)力學(xué)模塊執(zhí)行決策出的控制命令，最終經(jīng)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制汽車。整個(gè)測試模擬的是人在駕駛過程中對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的測試。駕駛員模型替代駕駛員，它通過測試道路信息和車的狀態(tài)信息決策需要給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輸入，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過該輸入調(diào)整汽車，使之達(dá)到測試道路所要求的軌跡，而該調(diào)整過程中汽車的響應(yīng)則反映轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。應(yīng)用上述測試系統(tǒng)對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)測試方法主要包括以下幾個(gè)步驟:步驟1，對設(shè)計(jì)初期的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，得到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的模型，將模型中可進(jìn)行設(shè)計(jì)的參數(shù)匕如，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，系統(tǒng)剛度K，阻尼系數(shù)B等)作為仿真時(shí)的變量；步驟2，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，選擇不同的測試道路；步驟3，將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)和測試道路的信息輸入給測試系統(tǒng)進(jìn)行測試；步驟4，在測試完畢之后，對測試過程中車輛的狀態(tài)響應(yīng)進(jìn)行采集儲(chǔ)存；步驟5，對結(jié)果進(jìn)行分析，優(yōu)化轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)。其中，通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中需要設(shè)計(jì)的不同參數(shù)，比如說系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相應(yīng)的修改。每修改一次參數(shù)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能將發(fā)生相應(yīng)的改變，測試系統(tǒng)則會(huì)得到對應(yīng)不同參數(shù)的車輛狀態(tài)響應(yīng)，如運(yùn)行軌跡、側(cè)向速度、側(cè)向加速度、橫擺角等；同時(shí)也可選取不同的測試道路和車輛行駛的速度進(jìn)行測試。結(jié)合上述兩種測試方法，通過對測試結(jié)果的分析，選取適合設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的參數(shù)組合，從而對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。本專利技術(shù)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)測試方法，主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期，利用駕駛員模型代替熟練駕駛員在虛擬環(huán)境中檢測轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能特性，該方法有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):1，將人的駕駛特性加入到整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能更加貼近人的駕駛風(fēng)格；2，該測試是在仿真平臺(tái)上進(jìn)行的，通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)修改，來仿真不同參數(shù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，從而初步確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)的一個(gè)優(yōu)化范圍，減少了試制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)樣機(jī)帶來的資金浪費(fèi)和研發(fā)周期。【專利附圖】【附圖說明】圖1為本專利技術(shù)方法的總體框圖圖2為駕駛員決策模型的結(jié)構(gòu)圖圖3為蛇形測試道路圖4為駕駛員一車一環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖5為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的簡易模型圖6為本專利技術(shù)方法的測試方法流程圖如圖所示，為了能明確實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在圖中標(biāo)注了特定的結(jié)構(gòu)和器件，但這僅為示意需要，并非意圖將本專利技術(shù)限定在該特定結(jié)構(gòu)、環(huán)境中，根據(jù)具體需要，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以將這些器件和環(huán)境進(jìn)行調(diào)整或者修改，所進(jìn)行的調(diào)整或者修改仍然包括在后附的權(quán)利要求的范圍中。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)和方法進(jìn)行詳細(xì)描述。同時(shí)，在這里加以說明的是，為了使實(shí)施例更加詳盡，下面的實(shí)施例為最佳、優(yōu)選實(shí)施例，對于一些公知技術(shù)本領(lǐng)域技術(shù)人員也可采用其他替代方式而進(jìn)行實(shí)施；而且附圖部分僅是為了更具體的描述實(shí)施方法，而并不旨在對本專利技術(shù)進(jìn)行具體的限定。本專利技術(shù)涵蓋任何在本專利技術(shù)的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本專利技術(shù)有徹底的了解，在以下本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本專利技術(shù)。另外，為了避免對本專利技術(shù)的實(shí)質(zhì)造成不必要的混淆，并沒有詳細(xì)說明眾所周知的方法、過程、流程等。本專利技術(shù)的測試系統(tǒng)包括駕駛員模型、車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模塊、車輛模型模塊、虛擬測試道路環(huán)境模塊和信息儲(chǔ)存模塊。各模塊組成的測試系統(tǒng)見圖1。根據(jù)【專利附圖】【附圖說明】如下(一)啟動(dòng)matlab中的simulink模塊建立駕駛員模型。其建立過程可參照專利號為201210219920.3專利，其中有詳細(xì)說明。為使具體實(shí)施過程更加本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于駕駛員模型的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)的輔助設(shè)計(jì)方法和系統(tǒng)。所述，一種基于駕駛員模型的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)的輔助設(shè)計(jì)方法主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期，借助于虛擬仿真平臺(tái)，考慮駕駛員駕駛特性，對初步設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行測試。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：畢路拯，王明濤，滕騰，王翠娥，
申請(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：