智能汽车的人机共驾技术研究现状和发展趋势

智能汽车的人机共驾技术（HMIoIV）是解决其智能化级别难以快速跨越至高度自动化水平的有效过渡手段。HMIoIV涉及了L0~L3级别的智能汽车的多种自动化技术,包括先进辅助驾驶系统。针对当前国内外智能汽车人机共驾技术的研究现状,对其概念、结构和研究内容进行总结,根据独立驾驶人参与的数量和驾驶操作方参与的数量将现有的人机共驾技术分成3类：单驾双控结构、串联型双驾单控结构（Traded Control）和并联型双驾双控结构（Shared Control）;并对驾驶人为因素、驾驶人模型、自然驾驶人状态监测和驾驶意图识别、串联型双驾单控结构和并联型双驾双控结构的研究方法以及权限与责任的关系进行全面综述。最后,分析总结当前智能汽车的人机共驾技术所面临的问题和挑战,并对该技术的发展趋势做出展望。     

汽车前轮电子转向控制算法研究

本文建立了为驾驶员提供路感的电子转向系统转向盘回正力矩模型,研究了降低驾驶员负担、提高汽车稳定性的前轮电子转向控制算法,并利用开发型汽车驾驶模拟器进行仿真试验和验证,为电子转向系统的进一步研究和开发奠定了理论基础.     

电控转向系统直流电机实时故障诊断方法

作为电动助力转向系统和线控转向系统执行元件的电动机,其可靠运行对电控转向汽车的行驶安全至关重要.本文中通过建立永磁直流电机模型和运用带有遗忘因子的递推最小二乘法,提出了一种电控转向系统直流电机故障诊断方法.线控转向实车试验验证的结果表明,该方法可准确、实时地诊断直流电机故障,为电控转向系统的容错控制奠定基础.     

汽车操纵稳定性的模拟器闭环评价与试验方法

本文以汽车操纵稳定性的闭环评价为目的，利用吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室的开发型驾驶模拟器（ADSL驾驶拟器）进行了汽车操纵稳定性的闭环试验研究。提出汽车操纵稳定性的评价应是包含驾驶员在内的闭环系统评价，并建立了汽车操纵稳定性的模拟器闭环试验方法，利用模拟器试验对汽车操纵稳定性综合评价指标的合理性进行了验证。     

高速公路弯道路段车辆紧急避撞安全换道模型

针对高速公路弯道路段安全换道问题,本文中基于侧向速度正态分布拟合方法,建立了考虑人-车-路相互作用的高速公路弯道路段车辆紧急避撞安全换道模型,并依据车辆安全避撞位置关系,提出了车辆弯道换道的安全性约束条件,获得了车辆制动换道方式下的车辆最小避撞安全距离。通过与传统模型和2自由度车辆动力学模型仿真对比,结果表明,该模型能较准确地描述车辆弯道路段换道运动轨迹和计算车辆避撞最小安全距离。车辆弯道避撞安全换道模型充分考虑了人、车、路之间的协同关系,为智能车辆与辅助驾驶的研究提供了参考。     

表面粗糙度对冰路面上滑动轮胎摩擦牵引力影响的研究

依据能量守恒定律和冰的摩擦熔化理论，考虑冰面和轮胎胎面的表面粗糙度，建立了摩擦界面冰完全熔化条件下轮胎的牵引力预测模型。给出了预测模型中接地胎面温度的选择原则。研究表明，该模型可较好地预测不同条件下轮胎在冰路面上的摩擦牵引力，表面粗糙度的影响随车辆行驶速度的提高而增大。     

基于改进的Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波的车辆状态估计EI北大核心CSCD

本文中提出了一种基于改进的Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波的车辆行驶状态估计算法。首先建立了非线性3自由度车辆估算模型和Dugoff轮胎模型。接着通过对纵向加速度、侧向加速度、横摆角速度和转向盘转角等低成本传感器信号的信息融合,实现对车辆行驶状态的准确估计。最后应用CarSim和Matlab/Simulink联合仿真对算法进行验证。结果表明:基于改进的Sage-Husa自适应扩展卡尔曼滤波的估计算法能比扩展卡尔曼滤波算法更准确、稳定地估计车辆行驶状态。     

基于自适应卡尔曼算法的重型半挂车状态估计研究

在建立三轴重型半挂车简化动力学模型的基础上,提出了用于估计重型半挂车运动状态的自适应卡尔曼滤波估计算法。利用动力学软件Trucksim对该估计算法进行了验证,验证结果表明,所提出的自适应卡尔曼滤波算法能够在车速为30 km/h与60 km/h的两种扫频工况下,准确估计重型半挂车横摆角速度和铰接角,为重型半挂车的稳定性控制奠定了基础。     

汽车爆胎特性建模与主动制动控制策略

为了提高汽车在突发爆胎事故时的稳定性,对爆胎汽车主动制动控制策略进行了研究。根据车轮爆胎时间与压力变化的关系,在UniTire模型基础上建立了爆胎模型;根据电子稳定性控制系统中横摆角速度及质心侧偏角对汽车稳定性影响的关系,基于二自由度汽车动力学模型,通过计算汽车横摆角速度及质心侧偏角实际值与理想值的偏差,并基于线性二次型调节器最优控制方法决策出最优附加横摆力矩,从而修正爆胎后汽车的运动状态。最后通过计算机仿真对所提策略的有效性进行了验证。结果表明：主动制动控制策略可以保证爆胎过程中汽车的行驶稳定性和安全性。     

半挂汽车列车高速变道稳定域估计

为改善传统稳定域在评价铰接列车非稳态转向稳定性方面的不足, 提出了一种适用于半挂汽车列车的高速变道稳定域的估计方法; 建立了包含Pacejka魔术公式的半挂汽车列车四自由度非线性动力学模型, 通过半挂汽车列车高速变道的仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性; 在构建车辆系统Jacobian矩阵的基础上, 应用特征根法分析了车辆在高速阶跃转向和正弦转向2种情况下的稳定性; 基于Lyapunov稳定性定理, 通过构建Lyapunov能量函数, 分析了车辆极限状态时的系统能量与能量变化阈值, 获得了车辆高速变道稳定域, 并利用半挂汽车列车30m·s-1变道试验验证稳定域。分析结果表明: 高速变道过程中车辆系统Jacobian矩阵特征根大于0, 但最终收敛至小于0, 系统仍可保持稳定; 车辆高速变道稳定域为近似凹形曲面, 能量越接近中心区的低点, 车辆系统越稳定, 而一旦接近甚至超过能量阈值, 车辆系统将临近或发生失稳; 在半挂汽车列车30m·s-1变道试验中, 当Lyapunov能量接近阈值3.863 6J时, 车辆系统处于临近失稳状态。可见, 确定的半挂汽车列车高速变道稳定域, 能够较好地表征车辆系统在高速瞬态连续转向状态下的稳定性, 可为半挂汽车列车操纵稳定性评价和控制提供有益参考。