汽车排放耐久性试验是国家法规规定的新车准许生产的强制性试验之一。采用驾驶机器人代替人类驾驶在底盘测功机上进行排放耐久性试验，可以使试验不受场地、天气和人为因素的影响，试验数据的客观性、准确性和重复性也大大提高，对于提高我国汽车试验的水平和保证排放法规的顺利实施具有重要意义。　　 本文以汽车排放耐久性试验系统项目为背景，以改善与提高驾驶机器人的驾驶性能和车速跟踪精度为目的，理论与实践相结合，在驾驶机器人的执行机构、控制算法和性能评价方面开展相关的研究工作。本论文的主要研究内容包括以下几个方面：　　 (1)对底盘测功机道路模拟技术进行了研究。本论文对汽车在平直道路上的受力情况与在底盘测功机上的受力情况进行了分析与比较，得到底盘测功机惯量模拟与行驶阻力模拟的控制模型，以保证试验车辆在其上的动力学特性与车辆在实际道路上的动力学特性尽可能地保持一致。介绍了底盘测功机的结构以及状态机模型。最后本论文详细介绍了道路阻力滑行迭代算法，并通过实车试验对算法进行验证，试验结果表明该算法可以快速将目标阻力分解成车辆驱动轮的寄生阻力和底盘测功机的模拟阻力，同时具有快速收敛性。　　 (2)对驾驶机器人的执行机构进行了研究。首先介绍了驾驶机器人对执行机构的要求，介绍了驾驶机器人的总体结构及其驱动方式的选择。设计了驾驶机器人换挡机械手和机械腿的机械结构，以保证在紧急情况下油门机械腿能自动收回、离合器机械腿处于离合状态。根据换挡机械手简图，建立了换挡机械手运动学方程，将七连杆优化问题分解成选档方向和挂档方向两个四连杆的优化问题。采用复合形法对机械手杆件几何尺寸进行优化，详细介绍了复合形优化算法，并对优化结果进行仿真分析，结果表明耦合误差在设计范围之内。　　 (3)对驾驶机器人的控制系统进行了研究。简要介绍了硬件系统结构和组成，详细阐述了软件系统的结构和实现算法。提出了基于分层递阶模型的控制软件架构，将驾驶机器人软件分为传感器接口层、规划控制层、用户接口层、车辆接口层和系统平台层五层结构，并对层的功能进行了详细的介绍。满足高实时性、鲁棒性、复用性、开放性和维护性的要求。为了驾驶机器人能够快速适应不同车型的车辆，开发了示教学习算法，通过试验操作人员于把手示教车辆机械几何尺寸，自动学习离合器结合区的位置、发动机加速性能和怠速制动性能以及制动器制动性能。针对起步和加速换挡过程中冲击小的要求，设计了油门离合协调控制器。为了提高车速跟踪精度并降低油门的“扇动”，设计了模糊自适应PID控制器，试验结果表明，能有效克服常规PID控制方法存在的车速波动大、调节器参数难以整定等问题。对减速工况，设计了油门制动控制器协调控制器，对切换规则和底盘测功机辅助制动算法进行了研究，可以有效降低对驱动轮制动器的磨损。　　 (4)深入研究了驾驶机器人的驾驶性能评价方法。首先提出了驾驶机器人重复性和再现性的定义及其数据处理方法，然后从驾驶动作和驾驶性能两个方面，引入了车速跟踪精度、油门操作重复性等各个技术指标。引入雷达图综合评价方法，从车速跟踪精度、车速重复性、油门重复性、油门平稳性、驾驶冲击度和里程偏差六个方面对驾驶机器人性能进行综合定量评价，并与人类驾驶员驾驶性能进行比较，试验结果表明，驾驶机器人具有更高的重复性和驾驶性能。最后介绍了换档机械手在变速器换挡性能试验台上的应用，并对试验数据进行了分析。　　 本文中具有创新性的研究工作概括如下：　　 (1)针对驾驶机器人的执行机构和控制系统软硬件结构，开发了一种基于分层递阶模型的控制软件架构，满足了高实时性、鲁棒性、复用性、开放性和维护性的要求；　　 (2)分析了车辆实际道路上和底盘测功机上运动的动力学方程，采用了一种滑行迭代控制算法，可快速将道路目标阻力分解成车辆驱动轮部分的寄生阻力和底盘测功机的模拟阻力；　　 (3)提出了一种基于模糊自适应PID算法的车速稳速跟踪控制器，克服了常规PID控制方法存在的车速波动大、调节器参数难以整定等问题；　　 (4)为了协调底盘测功机控制系统辅助制动，开发了油门制动控制器协调控制器，有效降低了试验车辆驱动轮制动器的磨损；　　 (5)提出了一种基于雷达图的驾驶机器人驾驶性能的综合评价方法，从车速跟踪精度、里程偏差和油门稳定性等六个方面对驾驶机器人性能进行综合定量评价。