操縱動力學(xué)與控制系統(tǒng)課件

1、操縱動力學(xué)與控制系統(tǒng) 通常認(rèn)為汽車的操縱穩(wěn)定性包含互相聯(lián)系的兩個部分，一是操縱性，一是穩(wěn)定性。操縱性是指汽車能夠確切地響應(yīng)駕駛員轉(zhuǎn)向指令的能力。穩(wěn)定性是指汽車受到外界擾動(路面擾動或突然陣風(fēng)擾動)后恢復(fù)原來運(yùn)動狀態(tài)的能力。兩者很難斷然分開，穩(wěn)定性好壞直接影響操縱性的好壞，因此通常只統(tǒng)稱為操縱穩(wěn)定性。 基本假設(shè)： 1、忽略轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的影響,直接以前輪轉(zhuǎn)角作為輸入 2、忽略懸架的作用 3、汽車沿x軸的前進(jìn)速度u視為不變。 4、汽車的側(cè)向加速度限定在.以下，輪胎側(cè)偏特性處于線性范圍。 5、沒有空氣動力的作用。 6、忽略左右車輪輪胎由于載荷的變化而引起輪胎特性的變化以及輪胎回正力矩的作用。 7、車輛坐標(biāo)

2、系的原點與汽車質(zhì)心重合。3.1數(shù)學(xué)模型3.1數(shù)學(xué)模型2 模型ux=ay=3.1數(shù)學(xué)模型3.1數(shù)學(xué)模型汽車前、后軸中點的速度為1、2，側(cè)偏角為1、2，質(zhì)心的側(cè)偏角為，=v/u。是1與軸的夾角，其值為：3.1數(shù)學(xué)模型汽車前、后輪側(cè)偏角為：3.1數(shù)學(xué)模型 2模型 二、穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 汽車等速行駛時，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)就是等速圓周行駛。常用輸出與輸入的比值，如穩(wěn)態(tài)時的橫擺角速度與前輪轉(zhuǎn)角之比來評價穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。這個比值稱為穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，也稱為轉(zhuǎn)向靈敏度，以符號 )s 表示。r為定值，則v0=0 ; r=0 所以：3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)1穩(wěn)態(tài)響應(yīng) （等速圓周行駛） 穩(wěn)態(tài)時： ， 則線、角加速度均為零。

3、解方程可得穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益，即轉(zhuǎn)向靈敏度： 其中 穩(wěn)定性因數(shù)（s2m-2） 3.2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)2穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的三種類型 K=0 中性轉(zhuǎn)向： K0 不足轉(zhuǎn)向： ，特征車速 K0 1- 20 不足轉(zhuǎn)向.=0 1- 2=0 中性轉(zhuǎn)向.0 1- 20 過多轉(zhuǎn)向S.M.一般為0.050.07FY2FY13.3 瞬態(tài)響應(yīng)（一）前輪角階躍輸入下的橫擺角速度瞬態(tài)響應(yīng)將二自由度汽車運(yùn)動微分方程式（）重寫如下1）2）3.3 瞬態(tài)響應(yīng)由第二式得3.3 瞬態(tài)響應(yīng)上式寫成以r為變量的形式如下式中：3.3 瞬態(tài)響應(yīng) 單自由度一般強(qiáng)迫振動微分方程式，通常寫作式中：三、前輪角階躍輸人下的瞬態(tài)響應(yīng)汽車前輪角階躍輸人時，前輪轉(zhuǎn)角的數(shù)學(xué)

4、表達(dá)式為 故當(dāng)后，上式進(jìn)一步簡化為3.3 瞬態(tài)響應(yīng)這是二階常系數(shù)非齊次微分方程，其通解等于它的一個特解與對應(yīng)的齊次微分方程的和顯然其特解為對應(yīng)的齊次方程式為3.3 瞬態(tài)響應(yīng)齊次方程的通解為令則或顯然1時橫擺角速度為3.3 瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)、1、23.3 瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)三、前輪角階躍輸人下的瞬態(tài)響應(yīng)下面確定積分常數(shù)3.3 瞬態(tài)響應(yīng)因此3.3 瞬態(tài)響應(yīng)3.3 瞬態(tài)響應(yīng)3.3 瞬態(tài)響應(yīng)3.3 瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動時的固有（圓）頻率0。3.3 瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度

5、r波動時的固有（圓）頻率0。3.3 瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動時的固有（圓）頻率0。3.3 瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：1、橫擺角速度r波動時的固有（圓）頻率0。3.3 瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：2、阻尼比 。3.3 瞬態(tài)響應(yīng)用瞬態(tài)響應(yīng)中的幾個參數(shù)來表征響應(yīng)品質(zhì)的好壞，這些參數(shù)是：2、阻尼比 。(推薦0.5-0.8)3.3 瞬態(tài)響應(yīng)反應(yīng)時間 。(橫擺角速度第一次達(dá)到穩(wěn)定值的時間。應(yīng)小一些）3.3 瞬態(tài)響應(yīng)3.3 瞬態(tài)響應(yīng)達(dá)到第一峰值的時間, 又稱為峰值反應(yīng)時間。汽

6、車因數(shù). :峰值反應(yīng)時間與質(zhì)心側(cè)偏角的乘積。 德國幾個大學(xué)的汽車研究所通過方向盤角階躍試驗得出如下統(tǒng)計數(shù)值：近代轎車的。0.230.59s汽車因數(shù). =0.251.45s()，相應(yīng)的試驗工況為=31.3（70mile/h），ay=0.4g。中型貨車裝備不同輪胎時，在=20m/s、 ay=0.3g的試驗條件下， =0.941.72s,。T . B=2.064.76s()，質(zhì)心側(cè)偏角=2.053.033.3 瞬態(tài)響應(yīng)3.3 瞬態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定條件 ： （1） 時，只要 就收斂。 （2） 時， 應(yīng)為正值，即 。 過多轉(zhuǎn)向汽車， 的車速為臨界車速 。 ，不穩(wěn)定。 ，與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的臨界車速是一樣的。

7、=1, 0為正值，收斂。3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性 由其運(yùn)動微分方程兩邊富氏變換求得3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性一個線性系統(tǒng)，如輸入為一正弦函數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出亦必為具有相同頻率的正弦函數(shù)，但兩者的幅值不同，相位也要發(fā)生變化。輸出、輸入的幅值比是頻率f的函數(shù)，記為A（），稱為輻頻特性。相位差也是f的函數(shù)，記為 （），稱為相頻特性。兩者統(tǒng)稱為頻率特性。3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性Santana Xi5轎車的頻率響應(yīng)特性貨車與高速客車的頻率響應(yīng)特性3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個參數(shù)來評定汽車操縱穩(wěn)定性：）頻率為零時的幅值比，即穩(wěn)態(tài)增益。

8、）共振峰值頻率3）共振時的增幅比b/a，增幅比應(yīng)小些3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個參數(shù)來評定汽車操縱穩(wěn)定性： ）f=0.1Hz時的相位滯后角f=0.1,，它代表緩慢轉(zhuǎn)動方向盤時響應(yīng)的快慢，這個數(shù)值應(yīng)接近于零；3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性用橫擺角速度頻率特性上的五個參數(shù)來評定汽車操縱穩(wěn)定性： 5）f=0.6Hz時的相位滯后角f=0.6,，它代表較快轉(zhuǎn)動方向盤時響應(yīng)的快慢，這個數(shù)值應(yīng) 當(dāng)小些；3.4橫擺角速度頻率響應(yīng)特性1987年汽車的共振頻率平均值為1.16Hz 。1996年Motor Fan雜志給出的共振頻率平均值為1.22，共振頻率處的平均增幅為3.38dB，相位滯

9、后角平均為25.90。汽車操縱穩(wěn)定性的評價二）、汽車操縱穩(wěn)定性的國家標(biāo)準(zhǔn)1、GB6323。186 蛇形試驗2、 GB6323。2 86 方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入3、 GB6323。3 86方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入4、 GB6323。4 86轉(zhuǎn)向回正性能試驗 5、 GB6323。5 86轉(zhuǎn)向輕便性試驗 6、 GB6323。6 86 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗7、 GB/T13047-91汽車操縱穩(wěn)定性指標(biāo)限值與評價方法蛇形試驗測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角。轎車L=30m,基準(zhǔn)車速 65Km/h 滿載，1/2基準(zhǔn)車速開始，至安全最高車速（最高不超過80 Km/h) 比較方向盤轉(zhuǎn)角車速特性、橫擺角速度車速特

10、性、車身側(cè)傾角車速特性蛇形試驗結(jié)果車型平均橫擺角速度（/s)轉(zhuǎn)向盤平均轉(zhuǎn)角BENZ350SE17.472桑塔納16.268CA77015.4190CA1416.7115AUDI10013.163.5BJ13019.3141.9MD62016.0107方向盤轉(zhuǎn)角階躍輸入測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度、重心側(cè)偏角評價指標(biāo)：響應(yīng)時間、峰值響應(yīng)時間、橫擺角速度超調(diào)量、總方差 、 TB因素橫擺角速度響應(yīng)時間車型響應(yīng)時間車型響應(yīng)時間BenZ2800.18NISSAN0.7CA1410.89TOYOTA0.36SH1310.40SD6300.29MD6200.38CA1

11、0C0.58方向盤轉(zhuǎn)角脈沖輸入車速 60、80至70 Vmax；滿載，最大測向加速度0.2-0.3g. 測量量:方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度 評價指標(biāo)：頻響特性曲線0.3-0.6時間s角度角脈沖輸入試驗結(jié)果車型諧振頻率諧振峰水平（db)相位滯后角()BENZ280s1.15.634CA7700.84.168MD6200.63.9665NISSAN0.65.02106CA1410.542.7139EQ1400.565.4337回正性能試驗測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度低速回正 R=15m,ay=4m/s2 高速回正 V=70%Vmax ay=2m/s

12、2 評價指標(biāo)：穩(wěn)定時間、殘留橫擺角速度、超調(diào)量、頻率與阻尼回正試驗結(jié)果車型殘余角速度(低速回正/s)殘余角速度（高速回正/s) ）Benz350SE0.0CA7700.80AUDI1000.15MD6201.90.6SH131A1.00.30SA6211.71.5轉(zhuǎn)向輕便性試驗測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、前進(jìn)車速、方向盤力矩、方向盤直徑方法：8 字試驗轉(zhuǎn)向輕便性試驗結(jié)果車型平均操舵力(N)最大操舵力(N)桑塔納13.319.5AUDI10034.854.6SH131A66.7171.9BJ63157126.5EQ14073.7119.9BJ21267.097.5CA14153.4100.4sl1309

13、9.1229.7MD62050.5151.4穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗測量量：方向盤轉(zhuǎn)角、汽車橫擺角速度、車身側(cè)傾角、前進(jìn)車速、側(cè)向加速度、重心側(cè)偏角、方向盤力矩、縱向加速度R0=15m評價：不足轉(zhuǎn)向與過多轉(zhuǎn)向一些汽車的測量結(jié)果車型中性轉(zhuǎn)向點m/s2不足轉(zhuǎn)向度 /m/s2車箱側(cè)傾度/m/s2左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)SH7600.391.12Benz280s0.360.44桑塔納0.310.82CA7740.510.66AUDI1000.260.130.530.66BJ2123.00.450.57Eq1402.33.30.460.380.820.58CA151K3.74.00.80.580.350.5日本汽車

14、研究所統(tǒng)計的汽車穩(wěn)定性因數(shù)的平均值年代統(tǒng)計數(shù)K（s2/m2)標(biāo)準(zhǔn)差1972-75290.0040.000751976-78260.003120.000821979-82340.00260.000821983390.00260.000801984350.00260.000701985370.00250.000701986330.00240.000901987350.00250.00070 3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)過去各國的工程師一直致力于改進(jìn)輪胎、懸架、轉(zhuǎn)向與傳動系來（被動地）提高汽車固有的操縱穩(wěn)定性。80年代中葉以來，隨著支持控制系統(tǒng)的計算機(jī)與傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的迅速發(fā)展，各汽車公司陸

15、續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)了多種顯著改善操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)。不斷開發(fā)出價格更低廉、性能更優(yōu)良的電子控制系統(tǒng)已是當(dāng)前提高操縱穩(wěn)定性的一條重要途徑。各國均開發(fā)出許多電子控制系統(tǒng)，以日本為例就有：ABS，TCS，4WS，EMCD(電子磁控有限差速作用差速器)，前后軸轉(zhuǎn)矩分配系統(tǒng)，左、右輪驅(qū)動力分配系統(tǒng)，前、后軸制動力分配系統(tǒng)，VSC（車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)）,主動懸架中的前、后側(cè)傾角剛度分配系統(tǒng)等。 3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（Vehicle Stability Control System, 縮寫為VSC）“車輛動力學(xué)控制系統(tǒng)（Vehicle Dynamics Control Sys

16、tem, 縮寫VDC)。它是Bosch公司于1995投入市場的新型主動安全系統(tǒng)（Active Safety System ）。這種系統(tǒng)是以ABS、TCS為基礎(chǔ)發(fā)展而成的。系統(tǒng)主要在大側(cè)向加速度、大側(cè)偏角的極限工況下工作。它利用左、右兩側(cè)制動力之差產(chǎn)生的橫擺力矩來防止出現(xiàn)難以控制的側(cè)滑現(xiàn)象。例如，在彎道行駛中因前軸側(cè)滑而失去路徑跟蹤能力的駛出(DriftOut)現(xiàn)象及后軸側(cè)滑甩尾而失去穩(wěn)定性的激轉(zhuǎn)(Spin )現(xiàn)象等危險工況。1994年豐田皇冠汽車上裝有VSC。 3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)3.6提高操縱穩(wěn)定性的電子控制系統(tǒng)4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)操縱動力學(xué)擴(kuò)展剛體上任

17、意點加速度的確定極點O，oxyz是移動坐標(biāo)，oxyz是動坐標(biāo)，極點速度U0在動坐標(biāo)上的投影是 V,;剛體的角速度是在動坐標(biāo)上的投影是p、q、r。求剛體上任意點M(x,y,z)的加速度4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)加速度合成剛體上一點的加速度等于隨極點移動時的加速度及繞極點作定點運(yùn)動時加速度的幾何和4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)剛體運(yùn)動方程式4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)假設(shè)：1、汽車車速不變2、不考慮切向力對輪胎特性的影響

18、3、側(cè)向加速度不大于0.30.4g4、前輪轉(zhuǎn)角不大，不考慮前輪左右的區(qū)別5、不考慮非懸架質(zhì)量的傾角6、不考慮空氣動力作用7、側(cè)傾中心與非懸架質(zhì)心等高，前后一樣8、左右對稱4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)討論的汽車：前面是獨立懸架后面是縱置半橢圓板簧車廂側(cè)傾引起：前輪外傾角變化；后軸發(fā)生軸轉(zhuǎn)向；左右側(cè)車輪載荷重新分配引起滾動阻力不相等而產(chǎn)生繞Z軸的力矩M、Ms、Mu分別是整車、懸掛和非懸掛質(zhì)量，M=Ms+Mu其質(zhì)心分別是c.g. s和u。ueyZxhhgcsc.g.o4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)計算沿Y軸的慣性力因為質(zhì)心的垂

19、直位移W=0,繞y軸的轉(zhuǎn)動q=0, 并且xs c, y s=0,zs -h 所以Zu=0,xu=-e,yu=0;wu=0,qu=0,所以4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)根據(jù)牛頓第二定律沿y軸的慣性力：4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)對Z軸的慣性力矩各微元質(zhì)量對Z軸的總慣性力矩為yxzm4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)對Z軸的慣性力矩又由于4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)懸掛質(zhì)量對x軸的慣性力矩各微元量懸掛質(zhì)量對x軸的總慣性力矩為：并且有對x軸的慣性力矩 4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)懸掛質(zhì)量對X軸的轉(zhuǎn)動慣量。根據(jù)移軸定理可知慣性積：

20、由于x軸通過非懸掛質(zhì)量的質(zhì)心，并設(shè)非懸掛質(zhì)量對xoy平面是對稱的對x軸的慣性力矩 - 4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)沿y軸方向的外力外傾側(cè)向力： 前輪外傾剛度； 側(cè)傾外傾角系數(shù)，它代表單位車 廂側(cè)傾角引起的車輪外傾角。作用在前軸上總的側(cè)偏力 ： 4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)求側(cè)偏角1，2汽車前、后軸中點的速度為1、2，側(cè)偏角為1、2，質(zhì)心的側(cè)偏角為，=v/u。是1與軸的夾角，其值為： 汽車前、后輪側(cè)偏角為：4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)沿y軸方向的外力令 后軸側(cè)傾轉(zhuǎn)向系數(shù) 記為 則：4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模

21、型對前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)作用于后軸上的側(cè)偏力為因此，沿y 軸方向總的外力為單位整車側(cè)偏角引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α?單位橫擺角速度引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧?。單位?cè)傾角引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α挝磺拜嗈D(zhuǎn)角引起的地面?zhèn)认蚍醋饔昧Α?.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)對z軸的外力矩（1）前、后輪胎發(fā)生側(cè)偏時產(chǎn)生的回正力矩為（2）要確定滾動阻力形成的對z軸的力矩，應(yīng)先確定左、右車輪垂直載荷的變動量。4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng) 考慮到側(cè)傾軸線通過非懸掛質(zhì)量

22、的質(zhì)心，懸掛質(zhì)量側(cè)向慣性力與非懸掛質(zhì)量側(cè)向慣性力作用于前后軸上的作用點離地面的距離為h1，h2，計入減振器的作用,減振器因單位側(cè)傾角速度產(chǎn)生的阻力偶矩，以符號 表示；得4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)滾動阻力構(gòu)成的對軸的力矩為 前、后輪滾動阻力系數(shù) 由此可求得對z軸的總外力矩為4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)用單位整車側(cè)偏角產(chǎn)生的對z軸的力矩；單位橫擺角速度產(chǎn)生的對z軸的力矩；單位側(cè)傾角速度產(chǎn)生的對軸的力矩；單位側(cè)傾角產(chǎn)生的對軸的力矩；單位前輪轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的對軸的力矩 來表示： 4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)對X軸的外力矩作用于懸掛質(zhì)量的外力矩有：前后懸架彈性

23、恢復(fù)力矩，減振器的阻力矩和懸掛質(zhì)量重力造成的力矩。用單位側(cè)傾角產(chǎn)生的對軸的外力矩；單位側(cè)傾角速度產(chǎn)生的對軸的外力矩來表示。4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)根據(jù)上面求得的慣性力，力矩和外力與外力矩，便可列出三自由度模型汽車的運(yùn)動微分方程組為：4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)考慮到 數(shù)值不大，予以忽略，且 上述微分方程可寫成 矩陣形式（ ）4.1線性三自由度汽車模型對前輪角輸入的響應(yīng)駕駛員-汽車系統(tǒng)概述：不同的評價指標(biāo)得出不同的結(jié)論 能知道汽車的響應(yīng)，但難于判斷駕駛員-汽車系統(tǒng)的性能。駕駛員是有思維、能總結(jié)經(jīng)驗、不斷改善自已的活人，人的模型很難用機(jī)械運(yùn)動方法來建立。（建立駕

24、駛員模型難，但有規(guī)律）駕駛技術(shù)是通過練習(xí)積累起來的。合格的駕駛員駕駛誤差都比較小。駕駛員控制汽車方向有一定的原則,這個原則主要目標(biāo)是使汽車的運(yùn)動盡可能的與預(yù)期的軌道相一致 人的行為是有極限的，如：快捷程度、最大轉(zhuǎn)角等駕駛員模型是什么？駕駛員-汽車系統(tǒng)開環(huán)評價只是研究汽車的特性，閉環(huán)研究要考慮駕駛員與汽車的配合。對閉環(huán)來講，駕駛員特性的代表性與統(tǒng)一性是一個問題。汽車的開環(huán)特性是W(s),人的測量環(huán)節(jié)是M(s),執(zhí)行環(huán)節(jié)是C(s)。C(s)W(s)M(s)駕駛員-汽車系統(tǒng)總的傳遞特性為：駕駛員-汽車系統(tǒng)XOY固定在地面上的絕對坐標(biāo)系,xoy為相對坐標(biāo)系坐標(biāo)x=Xcos+Ysin y=-Xsin +

25、Ycos yp=f(x)x=x(t)y=y(t)yp=f(t)x=X=vty=Y假定汽車的方向角變化不大，速度 很低，可以近似地認(rèn)為：Xvt;Y y;Y y;Y =y y(t),f(t)駕駛員-汽車系統(tǒng)軌道方程為f(t),駕駛員預(yù)瞄A點，預(yù)瞄距離為d,前視時間為T=d/v,A點坐標(biāo)為f(t+T),即時狀態(tài)是 y=y(t),ttt+Tf(t)Avy(t),f(t)f(t)y(t)駕駛員-汽車系統(tǒng)設(shè)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤的角度為sw對應(yīng)的曲率半徑為1/R,橫向加速度為y(t)“ 轉(zhuǎn)向系傳動比為 i，軸距為L,則： 駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)設(shè)汽車在時刻t+T的橫向位移為y(t+T),對y(t+T)

26、用在t時刻的臺勞級數(shù)表示：如果選擇的轉(zhuǎn)角很合適，汽車運(yùn)動的軌跡與預(yù)見的一致，即y(t+T) 和 f(t+T)相一致。設(shè)最優(yōu)曲率是1/R*單點預(yù)瞄最優(yōu)曲率模型理想化系統(tǒng)的駕駛員模型：駕駛員-汽車系統(tǒng)單點預(yù)瞄最優(yōu)曲率模型理想化系統(tǒng)的駕駛員模型駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)用(134)式計算y(s)/f(s)?并求頻率與阻尼？駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)預(yù)測跟隨系統(tǒng)y/f(s)=P(s)*F(s)P(s):預(yù)測器 P(s)=eTs=1+Ts+0.5T2S2+F(s):跟隨器 F(s)=(1+Ts+ 0.5T2S2)-1P(s) F(s)1,系統(tǒng)達(dá)到盡可能好的追隨效果，所以 F(s)=(1+Ts+ 0.5T2S2)-1是二階跟隨器，因為：駕駛員-汽車系統(tǒng)三階跟隨器 統(tǒng)一表達(dá)式為：(0 為二階， 1為三階）駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng)駕駛員-汽車系統(tǒng) 4駕駛員-