外文翻譯--汽車(chē)—司機(jī)系統(tǒng)的研究處理 中文版.doc

汽車(chē)司機(jī)系統(tǒng)的研究處理M.Lin,A.A.PopovandS.McWilliam劉夢(mèng)華譯摘要：汽車(chē)駕駛系統(tǒng)為汽車(chē)設(shè)計(jì)處理分析提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這份文件旨在對(duì)有關(guān)汽車(chē)與司機(jī)互動(dòng)中的司機(jī)操作和速度控制提供指導(dǎo)。通常的汽車(chē)駕駛數(shù)學(xué)模型通過(guò)數(shù)字化的模擬演習(xí)來(lái)落實(shí)，并處理那些理典型特征。隨著當(dāng)今汽車(chē)底盤(pán)廣泛采用了信息技術(shù)和電子系統(tǒng).。人的因素已構(gòu)成對(duì)車(chē)輛的模擬研究處理的新問(wèn)題。這里所推薦的模型為研究有積極影響干預(yù)的底盤(pán)系統(tǒng)的汽車(chē)駕駛系統(tǒng)提供了工具。關(guān)鍵詞：司機(jī)-汽車(chē)系統(tǒng)、汽車(chē)動(dòng)態(tài)、駕駛員的行為、底盤(pán)提高系統(tǒng)1引言近來(lái)，由于在車(chē)輛發(fā)展中越來(lái)越多地采用虛擬原型車(chē)，汽車(chē)在虛擬環(huán)境中設(shè)計(jì)處理也廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)研究與制造兩個(gè)領(lǐng)域。為了處理模擬汽車(chē)，開(kāi)發(fā)者需要汽車(chē)動(dòng)態(tài)模擬模型(VDSMS)。自從20世紀(jì)60年代以來(lái)，汽車(chē)動(dòng)態(tài)模型的各種應(yīng)用已經(jīng)得到了開(kāi)發(fā),包括動(dòng)態(tài)分析、交互式模擬駕駛、車(chē)輛檢驗(yàn)等復(fù)雜的模型，按規(guī)定的程序解決特定問(wèn)題。從整個(gè)動(dòng)態(tài)模擬的過(guò)程中可以看出，車(chē)輛和司機(jī)是一個(gè)緊密結(jié)合的人工機(jī)械系統(tǒng)，汽車(chē)和司機(jī)的相互作用行為起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)，出于人工機(jī)動(dòng)性的考慮，汽車(chē)底盤(pán)提高系統(tǒng)被引入車(chē)輛，目標(biāo)是把環(huán)境對(duì)安全、穩(wěn)定、舒適的影響減至最低，不過(guò)，有人認(rèn)為，在某些情況下，這些提高底盤(pán)系統(tǒng)是弊多于利的。在9電子增強(qiáng)系統(tǒng)的上下文中明確的指出，評(píng)估汽車(chē)駕駛系統(tǒng)的質(zhì)量包括不同的質(zhì)量問(wèn)題和設(shè)計(jì)矛盾。這牽涉到司機(jī)的行車(chē)速度控制及其定向/督導(dǎo)管理，直到最近才獲得重視。由PalkovicsandFries8提供的對(duì)重型汽車(chē)底盤(pán)加強(qiáng)的詳細(xì)審查制度，包括諸如剎車(chē)防抱死系統(tǒng)(ABS)、牽引控制系統(tǒng)(TCS)，后橋督導(dǎo)制度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)。因此建議把司機(jī)考慮到控制系統(tǒng)中。因?yàn)樗緳C(jī)是組成系統(tǒng)必需的。為了使汽車(chē)易于控制,可鼓勵(lì)司機(jī)駕駛接近到汽車(chē)的極限，因此影響了原定的安全性。在以下的部分中將介紹一種基本的4-DOF（縱向，橫向，側(cè)傾，旋轉(zhuǎn)）汽車(chē)模型和駕駛控制模型。駕駛模型可以控制汽車(chē)前橫擺角的特定結(jié)構(gòu)，并且經(jīng)驗(yàn)性的感覺(jué)縱向加速誤差。在第4部分，將評(píng)論汽車(chē)駕駛交互作用。這個(gè)仿真系統(tǒng)將在第5部分中用來(lái)分析包括在狹窄道路上的變向和在轉(zhuǎn)彎時(shí)的剎車(chē)制動(dòng)操作。2車(chē)輛模型汽車(chē)模型用一個(gè)4自由度的模型來(lái)描述4：縱向，橫向，側(cè)向，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如圖1所示，雖然懸架沒(méi)有包含在這個(gè)模型里，但模型中采用了簡(jiǎn)化的描述，把車(chē)身旋轉(zhuǎn)假設(shè)成一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，該軸固定在車(chē)身前后輪軸的旋轉(zhuǎn)中心的頂點(diǎn)。模型參數(shù)在附錄中有說(shuō)明。1圖1汽車(chē)模型Fxf,Fxr,Fyf,Fyr和Fzf,Fzr是汽車(chē)車(chē)軸參數(shù)分別表示橫向垂直受力，r表示橫擺率，p和分別表示滾動(dòng)率和側(cè)傾角。前后輪的側(cè)偏角和車(chē)輪外傾角和可被定義為汽車(chē)運(yùn)動(dòng)變量術(shù)語(yǔ)。當(dāng)汽車(chē)勻速行駛時(shí)縱向運(yùn)動(dòng)可以從運(yùn)動(dòng)方程式中消去。2非線(xiàn)性汽車(chē)模型的動(dòng)力學(xué)包括非線(xiàn)性輪胎特性，這將在7“不可思議的規(guī)則”中模擬到。橫向和縱向的傳輸負(fù)荷的影響通過(guò)特定近似值來(lái)估算10。假設(shè)一個(gè)固定的滾動(dòng)軸位置，前后輪的橫向路面?zhèn)鬏斬?fù)荷表達(dá)式為：橫向路面?zhèn)鬏斬?fù)荷在各種汽車(chē)前進(jìn)速率計(jì)算時(shí)，用下式估算：3通過(guò)道路駕駛行為預(yù)覽顯然，只有汽車(chē)本身不可能維持想得到的路徑。這就需要結(jié)合司機(jī)駕駛模型。司機(jī)對(duì)進(jìn)行中的操縱控制行為有視覺(jué)的和動(dòng)作的反饋。通過(guò)道路駕駛行為，可以預(yù)覽包含了建立在對(duì)命令理解感知基礎(chǔ)上的行為。對(duì)于方向的操縱控制，司機(jī)可以用預(yù)演行為在彎路上行駛，汽車(chē)將在給出的轉(zhuǎn)向角下通過(guò)彎路。因此司機(jī)可以根據(jù)水平道路曲率給出適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向角，剩余的路線(xiàn)轉(zhuǎn)移可以通過(guò)補(bǔ)償性的控制行為處理。對(duì)于速度控制，雖然恰當(dāng)?shù)母杏X(jué)路面等級(jí)比理解水平曲面圖表困難的多且不夠精確，司機(jī)還是可以設(shè)法根據(jù)路況調(diào)整節(jié)氣門(mén)開(kāi)度角等級(jí)。3.1方向的操縱控制對(duì)于駕駛者的視覺(jué)反饋，這里給出基于Donges3的計(jì)劃策略下建立的雙標(biāo)準(zhǔn)（預(yù)見(jiàn)性和補(bǔ)償性）駕駛操作系統(tǒng)模型。司機(jī)通過(guò)預(yù)先的調(diào)節(jié)盡力控制駕駛?cè)ミm應(yīng)路線(xiàn)位置，操縱汽車(chē)在彎路上的行駛，改變路線(xiàn)或繞開(kāi)障礙物。對(duì)于不可預(yù)見(jiàn)的路面干擾，司機(jī)必須用補(bǔ)償性的操作抵消這些干擾，在路線(xiàn)中隨機(jī)的操縱汽車(chē)。對(duì)于預(yù)見(jiàn)性控制，韋爾和馬克瑞爾12提出的控制前側(cè)偏角和側(cè)向位置或航向角和側(cè)向位置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了閉合回路特性。因此，這里假定司機(jī)通過(guò)對(duì)前橫擺和路線(xiàn)位置誤差的感覺(jué)逐步進(jìn)行修正操作。在系統(tǒng)中通過(guò)一個(gè)預(yù)先的行為在汽車(chē)固定軸X上設(shè)置一個(gè)P點(diǎn)。表2圖解了通過(guò)路線(xiàn)事先查看的駕駛行為。下面給出一個(gè)相對(duì)于預(yù)置點(diǎn)想得到的路線(xiàn)的綜合項(xiàng)誤差：3ye是路線(xiàn)位置誤差，LP是預(yù)設(shè)距離，和是在X軸和直線(xiàn)AP間的車(chē)頭方位角，分別代替車(chē)頭方位和路線(xiàn)位置誤差百分比。駕駛者僅僅需要感覺(jué)預(yù)設(shè)點(diǎn)沿著路線(xiàn)的角誤差。這里的預(yù)設(shè)距離LP是由汽車(chē)的前進(jìn)速度和預(yù)演時(shí)間TP構(gòu)成，這是符合我們的日常生活經(jīng)驗(yàn)的,車(chē)速越慢,司機(jī)看的在距離越近，車(chē)速越高,看到的距離越遠(yuǎn)。在馬克瑞爾的跨越式模型中，司機(jī)的補(bǔ)償反饋控制被確定為綜合的角度誤差調(diào)整功能。它包括三部分：增加量G用來(lái)放置道路轉(zhuǎn)向角綜合項(xiàng)誤差的補(bǔ)償量，引導(dǎo)術(shù)語(yǔ)抵消司機(jī)感知汽車(chē)輪胎延時(shí)，滯后術(shù)語(yǔ)相當(dāng)于神經(jīng)延誤，時(shí)間延誤近似司機(jī)反應(yīng)時(shí)間的延遲。圖2示范道路駕駛通過(guò)預(yù)演對(duì)司機(jī)的運(yùn)動(dòng)反饋，根據(jù)人體器官執(zhí)行的動(dòng)作和重力作用的方位提供的信息，在1中，艾倫注釋到橫擺率可以設(shè)置為運(yùn)動(dòng)反饋原理。運(yùn)動(dòng)反饋提供了司機(jī)補(bǔ)償汽車(chē)橫擺率遲滯的引導(dǎo)。3.2速度控制各種情況下的速度控制都很重要，包括在安全方面的彎路上行駛的加速級(jí)別，對(duì)速度極限的反應(yīng)和避開(kāi)緊急情況的急剎車(chē)。在直線(xiàn)運(yùn)行時(shí)司機(jī)保持指定的速度，當(dāng)