油門踏板安全輔助系統(tǒng)研究

張?zhí)煊?，周志峰，顧蘇菁，鄭竹安，提艷，熊新

（鹽城工學(xué)院，江蘇 鹽城 224001）

油門踏板安全輔助系統(tǒng)研究

張?zhí)煊睿苤痉?，顧蘇菁，鄭竹安，提艷，熊新

（鹽城工學(xué)院，江蘇 鹽城 224001）

分析初學(xué)駕駛員行為意識(結(jié)合醫(yī)學(xué)知識，對人的神經(jīng)系統(tǒng)反饋使大腦做出相應(yīng)意識進(jìn)行研究，初步判定影響誤操作的誘導(dǎo)因素)，應(yīng)用邏輯門限值控制算法識別油門踏板誤操作，正確判斷后啟動集成模糊-PID(比例-積分-微分)控制算法的防抱死制動系統(tǒng)(Anti-locked braking system, ABS)的安全輔助系統(tǒng)，保證了車輛的主動安全性。

醫(yī)學(xué)；誤操作；PID；安全

前言

當(dāng)駕駛員突然發(fā)現(xiàn)前面有障礙物或偶遇緊急情況時(shí)，通過分析人和環(huán)境的閉環(huán)反饋系統(tǒng)并應(yīng)用人體工程學(xué)原理可知，他們會下意識地猛踩制動踏板，但駕駛員尤其一些初學(xué)者會誤踩油門踏板而釀成悲劇。如果安裝安全輔助系統(tǒng)，則可以避免重大傷亡事故。

目前關(guān)于這方面的研究較少，國外 NISSAN（日產(chǎn)）公司研發(fā)的距離控制系統(tǒng)(Distance Control Assist System，DCA)能夠控制汽車之間的合理距離，但不能有效的判定誤操作行為；國內(nèi)周春華、股繼友提出的基于模糊控制的油門踏板系統(tǒng)，能夠同時(shí)控制減油和制動，但參數(shù)集合難以獲得。

結(jié)合人在緊張時(shí)，神經(jīng)系統(tǒng)反饋，并影響到體內(nèi)內(nèi)分泌系統(tǒng)，進(jìn)一步影響機(jī)體情緒而導(dǎo)致錯誤判斷，通過干預(yù)這種誘因，將會降低誤操作。

1 研究目標(biāo)和內(nèi)容

研究目標(biāo)：

對駕駛員制動時(shí)誤踩油門踏板的行為進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果研究相應(yīng)的控制系統(tǒng)，盡可能的避免該類事故發(fā)生，提高汽車行駛的安全性。

研究內(nèi)容：

應(yīng)用醫(yī)學(xué)知識分析駕駛員行為意識，對人的神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，通過醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)把主要的影響因素進(jìn)行分類并進(jìn)行分析，初步判定影響誤操作的誘導(dǎo)因素。通過醫(yī)療方法(如心理調(diào)節(jié)等)可以減少一部分誘導(dǎo)因素，盡量減少一部分事故的發(fā)生。

利用AMESim軟件建立油門踏板模型和15自由度整車動力學(xué)模型，分析駕駛員尤其初學(xué)者的行為意識，應(yīng)用邏輯門限值控制算法識別油門踏板誤操作，正確判斷后啟動集成了模糊-PID控制算法的ABS的安全輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛的主動安全。利用Matlab/Simulink和AMESim軟件建立聯(lián)合仿真平臺，對控制算法進(jìn)行驗(yàn)證。該控制系統(tǒng)應(yīng)具有很好的實(shí)時(shí)性，能夠滿足實(shí)際的應(yīng)用要求,并且能提高汽車行駛的安全性能。

2 擬解決的關(guān)鍵問題

1）通過醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)對駕駛員的行為意識進(jìn)行分類總結(jié)，研究影響誤操作的誘導(dǎo)因素；

2）油門踏板安全輔助系統(tǒng)要能準(zhǔn)確識別油門踏板的誤操作，并能與ABS系統(tǒng)對制動力進(jìn)行很好的協(xié)調(diào)控制；

3）控制系統(tǒng)要能滿足實(shí)時(shí)性的要求，快速識別誤操作并采取相應(yīng)的措施。

3 研究措施

研究方法：

1）應(yīng)用醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)對駕駛員行為意識進(jìn)行分析

2）利用AMESim軟件建立油門踏板模型和15自由度整車動力學(xué)模型，并結(jié)合Matlab/Simulink進(jìn)行聯(lián)合仿真

實(shí)驗(yàn)手段：

以豐田普銳斯的ABS制動執(zhí)行器為核心搭建試驗(yàn)臺架，結(jié)合 dSPACE平臺進(jìn)行硬件在環(huán)仿真分析，開發(fā)基于MPC5604P的控制器，以豐田雅力士為平臺進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證。

關(guān)鍵技術(shù)：

1）總結(jié)出駕駛員誤踩油門的誘導(dǎo)因素

2）準(zhǔn)確快速識別駕駛員誤操作的識別算法

3）基于模糊PID的ABS控制策略

4 總結(jié)

應(yīng)用醫(yī)學(xué)知識分析駕駛員行為意識，對人的神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，通過醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)把主要的因素進(jìn)行分類并進(jìn)行分析，初步判定影響誤操作的誘導(dǎo)因素。通過醫(yī)療方法(如心理調(diào)節(jié)等)可以減少一部分誘導(dǎo)因素，盡量減少一部分事故的發(fā)生。

將邏輯門限值控制算法應(yīng)用于油門踏板安全輔助系統(tǒng)中，并集成了模糊-PID控制算法的 ABS于其中，利用AMESim和Matlab/Simulink聯(lián)合仿真技術(shù)構(gòu)建了油門踏板輔助系統(tǒng)的虛擬仿真平臺，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了典型工況的聯(lián)合仿真驗(yàn)證。最后安裝在實(shí)車上進(jìn)行性能測試。

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[4] 周春華,殷繼友. 汽車油門踏板實(shí)施緊急制動的模糊控制[J]. 交通世界,2003,8:58-59.

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Research of accelerator pedal safety assistant system

Zhang Tianyu, Zhou Zhifeng, Gu Sujing, Zheng Zhu'an, Ti Yan, Xiong Xin
( Yancheng Institute of Technology, Jiangsu Yancheng 224001）

Analysis of novice drivers behavior consciousness (a combination of medical knowledge, to the person's nervous system feedback allows the brain to make corresponding study consciousness, preliminary determine the induced factors influencing the wrong operation), application logic threshold control algorithm to identify the accelerator pedal mistakenly operation, correct judgment after the integration of fuzzy - PID (proportional integral differential) control algorithm of anti-lock brake system (Anti - locked style system, ABS) safety assistant system, ensure the vehicle active safety.

medical; misuse; PID; safety

CLC NO.: U461.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-93-02

U461.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-93-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.030

通訊作者：鄭竹安(1984-)，男，江蘇鹽城人，鹽城工學(xué)院汽車工程學(xué)院講師，博士，主要從事新能源汽車技術(shù)研究。

國基自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51405419），2016年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(YG2016156)。