驾驶员-汽车闭环系统侧翻稳定性分析及防侧翻控制

摘要

驾驶员是引起汽车侧翻事故的重要因素之一，现有的汽车侧翻研究大都忽略了驾驶员在人-车闭环系统的动态影响。当汽车出现侧翻情况时，驾驶员会做出相应的反应和决策，并执行相关的操作，驾驶员的响应往往会与车辆主动防侧翻系统有互相的影响，因此在研究汽车侧翻稳定性和控制研究时考虑驾驶员因素会更接近汽车侧翻的现实情况，得到符合实际的规律和策略。
　　首先，建立了驾驶员-汽车闭环系统模型，包括车辆模型、驾驶员道路跟踪预瞄模型、及驾驶员侧倾反应模型。应用汽车动力学理论建立了三自由度汽车开环系统模型，并运用Carsim软件进行验证；然后在分析驾驶员生理特性和驾驶员对汽车侧倾状况反应的基础上建立了具有防侧翻属性的驾驶员模型；融合驾驶员模型及汽车开环模型建立驾驶员-汽车闭环系统模型，在典型的侧翻路况下进行仿真，验证了所建模型的正确性和合理性。
　　其次，分析了汽车自身结构参数、汽车行驶参数以及驾驶员行为特性对汽车侧翻稳定性的影响规律。选用横向转移率和动态侧翻指标作为汽车侧翻指标，分析了汽车重心高度、汽车轮距以及汽车侧倾刚度等结构参数对汽车侧翻稳定性影响规律；分析了汽车车速、汽车转向角等行驶参数对汽车侧翻稳定性影响规律；重点分析了驾驶员重要参数对驾驶员-汽车闭环系统侧翻稳定性的影响，包括驾驶员侧翻反应增益系数、驾驶员思考时间、以及驾驶员侧倾反应门槛值等，为提高汽车防侧翻能力提供了理论依据。
　　最后，针对一些驾驶员难以防止的汽车侧翻工况，设计了汽车防侧翻主动控制策略。以驾驶员-汽车闭环系统为对象，分别基于汽车主动转向和差动制动设计了PID控制器和模糊自适应PID控制器，选取大回转路况和双移线路况仿真实验得到各种控制器的控制效果并进行对比，结果表明基于差动制动的模糊PID控制策略能有效提高汽车的防侧翻能力，具有很强的工况适应性。

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缩略词

第一章 绪论

1.1 背景与意义

1.2 防侧翻研究现状

1.3 驾驶员模型研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 驾驶员-汽车闭环系统建模

2.1 汽车侧翻动力学模型

2.2 车辆模型参数估计及验证

2.3 驾驶员模型

2.4 驾驶员-汽车模型验证

2.5 本章小结

第三章 驾驶员-汽车闭环系统侧翻稳定性分析

3.1 汽车侧翻指标

3.2 汽车结构参数对汽车侧翻稳定性的影响

3.3 汽车行驶状态对汽车侧翻稳定性的影响

3.4 驾驶员操作特性对汽车侧翻稳定性的影响

3.5 本章小结

第四章 驾驶员-汽车闭环系统的防侧翻控制

4.1 驾驶员-汽车闭环系统的防侧翻控制算法

4.2 基于主动转向的驾驶员-汽车闭环系统防侧翻控制策略

4.3 基于差动制动的驾驶员-汽车闭环系统防侧翻控制策略

4.4 主动转向和差动制动两种防侧翻策略效果的比较

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文