汽車防碰撞系統(tǒng)是通過(guò)一系列傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)行駛環(huán)境是否有危險(xiǎn)來(lái)對(duì)駕駛員提醒或者主動(dòng)介入避免碰撞的一種主動(dòng)安全技術(shù),這就要求防碰撞控制算法降低誤報(bào)率和漏報(bào)率從而來(lái)保證其有效性和準(zhǔn)確性。汽車行駛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、路面條件以及主動(dòng)介入的制動(dòng)強(qiáng)度不同會(huì)對(duì)汽車防碰撞控制算法產(chǎn)生很大的影響,如果這些參數(shù)全部用傳感器等方式來(lái)獲取,會(huì)造成本增加,實(shí)用性較差。因此本文提出一種基于雙重?zé)o跡卡爾曼濾波算法對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)和路面附著系數(shù)的估算,將估算得到的數(shù)據(jù)帶入安全距離模型,同時(shí)在安全距離模型中引入制動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)從而得到新型的汽車防碰撞控制算法。本文在建立的Dugoff輪胎模型和七自由度車輛動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,分析了路面附著系數(shù)與汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的關(guān)系,設(shè)計(jì)雙重?zé)o跡卡爾曼濾波算法對(duì)其進(jìn)行估算。一個(gè)濾波器估算汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)狀態(tài)參數(shù),另一個(gè)估算路面附著系數(shù),兩者形成閉環(huán)交互從而提高其估算準(zhǔn)確性。利用MATLAB和CarSim聯(lián)合仿真,結(jié)果表明雙重?zé)o跡卡爾曼濾波算法能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地估算出汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)和路面附著系數(shù)。針對(duì)不同的自車和前車運(yùn)動(dòng)狀態(tài),在安全距離模中引入制度強(qiáng)度系數(shù),設(shè)計(jì)出一種基于模糊理論的制動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)估算算法,并結(jié)合安全距離模型建立汽車防碰撞分級(jí)預(yù)警策略,最后搭建MATLAB和CarSim聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明基于路面附著系數(shù)和制動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)估算建立的汽車防碰撞分級(jí)預(yù)警策略能夠有效預(yù)警,同時(shí)降低誤報(bào)率和漏報(bào)率。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.6
【部分圖文】：

圖 2. 2 輪胎歸一化縱向力和側(cè)向力 Simulink 模型Fig2.2 The normalized longitudinal and lateral force of tire Simulink model2.2 車輛動(dòng)力學(xué)模型的建立2.2.1 路面附著系數(shù)的概念路面附著系數(shù) 是指路面附著力與輪胎受到的垂直載荷力比值，地面給輪胎的附著力最大值為F ，則zF F (2.19)路面作用在輪胎上的力為 可以分為輪胎縱向力 和側(cè)向輪胎力 。由汽車?yán)碚揫56]可得，輪胎力 是不超過(guò)附著力最大值，即：FzF F (2.20)Dugoff 輪胎模型經(jīng)過(guò)變形后，輪胎縱向力 和側(cè)向輪胎力 可以表達(dá)為關(guān)于路面附著系數(shù)、滑移率、側(cè)偏角和垂直載荷之間的函數(shù)表達(dá)式如下：

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研究生學(xué)位論文橫擺角速度， 是前輪轉(zhuǎn)角， 是車輛質(zhì)量， 是車輛繞 z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的慣量，Γ為車?yán)@ z 軸的橫擺力矩， 、 分別是前、后輪距， 、 是各個(gè)輪胎上的縱向力側(cè)向力， 是車輪旋轉(zhuǎn)慣量， 是輪胎滾動(dòng)半徑， 是車輪角加速度， 、 別是車輪的驅(qū)動(dòng)力矩、制動(dòng)力矩。下標(biāo) 為 , 表示前、后，下標(biāo) 為 , 表示左、右經(jīng)分析推導(dǎo)了七自由度動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，因此可以在 MATLAB/Simulink 中立其車輛動(dòng)力學(xué)模型，如圖 2.4 所示。

圖 3. 8 路面附著系數(shù)估算仿真模型Fig3.8 The Simulation model for estimation of road adhesion coefficient.2.4 CarSim 軟件介紹因?qū)嶒?yàn)條件有限，選擇 CarSim 車輛軟件進(jìn)行相關(guān)仿真測(cè)試來(lái)代替實(shí)際車輛狀態(tài)情況。CarSim 可用來(lái)對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)方面進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并且可以快速建車模型、仿真算法設(shè)定、結(jié)果顯示等等，為實(shí)車設(shè)計(jì)獲取一些經(jīng)驗(yàn)，目前得到泛使用于現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)研究和開(kāi)發(fā)。它能夠?qū)φ嚨牟僮鞣�(wěn)定性、動(dòng)力學(xué)、平、轉(zhuǎn)向性以及也可以用于駕駛輔助技術(shù)等主動(dòng)安全方面仿真驗(yàn)證。CarSim 軟要由車輛設(shè)置庫(kù)、模型求解以及結(jié)果處理顯示三部分組成，如圖 3.9 所示。車輛參數(shù) 主控制器仿真分析

【參考文獻(xiàn)】

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1 沈法鵬;趙又群;孫秋云;林h

本文編號(hào)：2822071