汽车辅助安全避撞系统的建模与仿真研究

摘要

近年来，交通事故日趋频繁，汽车安全性的研究已成为一个严峻课题。以主动避撞技术为代表的主动安全技术逐渐成为一种具有广阔发展前景的技术。
　　 针对汽车安全这一发展趋势，论文运用主动避撞相关技术对辅助安全避撞系统展开了研究。本文在研究并解读安全避撞系统各方面技术研究现状的基础上，根据系统要实现的功能，设计了系统总体方案，理清了实现各项功能所需的关键技术以及相互关系。
　　 本文在深入分析现有安全距离模型的基础上，根据安全避撞系统的特点，利用驾驶实验数据，建立了基于驾驶员特性的车间距安全保持模型。由于系统功能的实现要求模型有较高的精确性，故本文充分利用Carsim精确度高、运算迅速、实时性好等优点，建立了整车动力学模型。为了实现系统由目标值向实际输出相关物理量转变的运算，以整车动力学模型相关参数为基础，运用相关汽车理论知识，建立了发动机逆模型与制动系逆模型。为了满足系统功能要求，文章设计了分层控制方案，定速巡航模式控制系统采用基于回路成形反馈补偿器的模型匹配下位控制和PID上位控制，避撞模式控制系统采用符合人类思维方式的模糊上位控制和PID下位控制。
　　 本研究充分利用Carsim软件与Simulink较好的兼容性特点，将整车Carsim模型导入到设计好的控制系统Simulink模型中，构建了辅助安全避撞系统模型。对整车设置不同的工况，进行仿真分析，进一步验证了控制算法和安全车距预警算法的正确性。仿真结果表明，所提出的控制策略能够满足系统的功能要求，可以供相关安全技术研究借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 国外发展概况

1．2．2 国内发展概况

1．3 研究内容、技术路线及研究方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 主要研究方法和技术路线

1．4 本章小结

第2章 纵向避撞系统总体方案的设计

2．1 避撞系统定义

2．2 安全避撞系统方案设计

2．3 避撞系统关键技术分析

2．4 本章小结

第3章 安全距离模型的建立

3．1 安全状态判断模型的要求分析

3．2 现有安全车间距模型分析

3．2．1 固有安全距离模型

3．2．2 基于制动过程的安全距离模型

3．2．3 基于车间时距安全距离模型

3．2．4 驾驶员预估安全距离模型

3．2．5 改进的驾驶员预估安全距离模型

3．3 各种安全距离模型优缺点分析

3．4 车间距保持安全距离模型建立

3．5 本章小结

第4章 车辆系统动力学建模

4．1 引言

4．2 Carsim动力学系统建模

4．2．1 Carsim软件介绍

4．2．2 Carsim车辆模型建立

4．3 CarSim与Simulink软件接口简介

4．4 逆车辆动力学系统建模

4．4．1 节气门及制动控制切换逻辑

4．4．2 发动机的逆模型

4．4．3 制动系逆模型

4．5 本章小结

第5章 辅助安全避撞控制系统控制方案设计及仿真

5．1 定速巡航控制方案设计及巡航仿真

5．1．1 基于模型匹配二自由度的下位控制器设计

5．1．2 定速上位控制器的设计

5．1．3 典型巡航仿真分析

5．2 基于模糊PID的车间距自动保持控制方案设计及避撞工况仿真

5．2．1 下位控制器设计方案

5．2．2 基于模糊逻辑的上位控制器方案设计

5．2．3 车间距自动保持系统仿真工况分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文