汽车操纵逆动力学力输入识别研究.pdfVIP

华南理工大学学报(自然科学版) of of JournalSouthChina V01．35No．6 第35卷第6期 UniversityTechnology Science June200r7 2iX)7年6月 (NaturalEdition) 汽车操纵逆动力学力输入识别研究宰 张丽霞赵又群 (南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016) 摘要：提出了在不同汽车跟踪同一指定路径的情况下，汽车操纵逆动力学力输入识别 的仿真研究方法．该方法以线性3自由度汽车方向盘转矩输入为数学模型，运用最优控制 理论识别方向盘转矩输入．用直接配置方法将最优控制问题转化为非线性规划问题，用序 列二次规划方法对转化后的非线性规划问题进行求解．仿真结果表明：利用该方法计算出 来的路径跟踪性良好，且可以比较跟踪同一路径的不同汽车的操纵性能． 关键词：汽车操纵动力学；最优控制；逆问题；仿真 中图分类号：U461 文献标识码：A 汽车操纵逆动力学以指定的操纵性能来计算驾 、 ， 驶员对汽车施加的操纵输入．文献[1—8]中提出了 谚=燮mu秽+(生ln坐u—u)”bm 不同的计算驾驶员操纵输入的逆动力学模型．这些 模型的不同点在于汽车建模和指定的操纵性能．汽 峨2—万一¨—Fq—P… 小学移+学旷争㈩ 车建模包括两自由度和多自由度、线性和非线性；指 吾=p 定的操纵性能包括精确地达到给定状态变量，例如 横向加速度和纵向加速度旧4J、精确地跟踪给定路 p=一篆秽一警峨+警艿专p+等p一瓦瓦峨+百卜-p+百 径”西J、在不偏离给定路径的情况下以最短时间通 过给定路径一刮．汽车操纵逆动力学方法可以近似 式中：移为汽车的侧向速度；“为纵向速度；to。为横摆 精确地跟踪给定路径，这有利于比较跟踪同一路径 角速度；m为整车总质量；t为整车绕铅垂轴的转动 的不同汽车的操纵性能． 惯量；，w为转向系转动惯量；口、6为整车质心至前、后 本文中运用最优控制理论对汽车操纵逆动力学 轴的距离；毛、如为前、后轮综合侧偏刚度；孝。为前轮 进行理论分析和仿真计算．为了简化问题，考虑的是 回正力臂；6为前轮转角；p为状态变量；c。为转向系 “理想”的驾驶员操纵输入，即没有考虑驾驶员的反 阻力系数；i为转向系传动比；L为方向盘转矩． 为模拟汽车的运动轨迹，建立地面参考坐标系 应滞后和前视作用． xOy，如图1所示，令汽车质心在xOy坐标系中的坐 1 汽车转向运动模型 标为z、Y，车辆坐标系z7轴与地面参考坐标系X轴 y 1．1 方向盘转矩输入数学模型 考虑横摆运动、侧向运动和转向系转动3自由 度线性汽车模型，状态方程为 收稿日期：2006．09．14 ·基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目 (20040287004)；南京航空航天大学科研创新基金资助项 目(S04