随着人们生活水平的提高,家庭车辆拥有量在不断增加。截至2019年底,公安部交通管理局统计的数据显示,中国民用车辆保有量为2.5亿辆,机动车驾驶人数也已经超过3.83亿人,其中,驾龄不满一年的驾驶人占总数的9.98%。驾驶人向非专业化转移的趋势,以及车流量的增多,是导致道路交通事故不断增加的主要原因。为了解决交通事故带来的众多社会问题,众多科研机构和汽车制造商对车辆动力系统设计进行了深入研究,开发了许多先进的底盘控制系统并将其应用到众多量产车上。但具有不同驾驶技能的驾驶人存在显著差异,他们在面对复杂交通状况时所需要的感知时间、判断时间和动作时间均有所不同。目前的底盘控制系统大多未能充分考虑到驾驶人的技能对车辆操纵稳定性的影响。因此,本文从研究具有不同驾驶技能的驾驶人操控行为特征和差异性出发,设计考虑驾驶人技能的车辆动力学底盘控制策略,解决在具有不同技能的驾驶人操作下的车辆控制干预问题。以下为本文主要研究内容:(1)驾驶数据采集与分析为分析驾驶人驾驶特征,基于dSPACE实时仿真平台和Carsim车辆动力学软件搭建了驾驶人在环平台,采集了大量驾驶人在双移线和蛇形两种典型工况下的驾驶数据,为驾驶人驾驶特性研究提供了数据基础。通过对驾驶人驾驶数据进行深入分析,选取车辆速度,加速度、横向位置以及方向盘转动频率等特征变量表征驾驶人驾驶技能。采用K-means聚类方法实现驾驶人驾驶技能的非监督聚类,将驾驶人按驾驶技能分为不同的类别,为设计考虑不同驾驶技能类别的车辆动力学控制提供基础。(2)驾驶人技能建模与参数辨识基于采集的驾驶人驾驶数据,建立可以表征驾驶人技能的转向操控模型。采用郭孔辉院士所提出的多点预瞄模型,通过模型中的预瞄时间、神经延迟时间、手臂肌肉延迟时间以及各预瞄点的权重系数对驾驶人的操作特性进行表示。基于不同技能的驾驶人驾驶数据,采用粒子群算法对模型参数进行辨识,并通过与驾驶人驾驶数据之间的对比验证模型的准确性。(3)考虑驾驶人技能的车辆动力学策略建立考虑驾驶人驾驶技能的车辆底盘动力学控制策略。结合文中通过参数辨识得到的驾驶人转向模型和车辆动力学模型,建立基于模型预测控制的车辆附加横摆力矩决策策略,实现在考虑驾驶人驾驶技能基础上的车辆运动干预。另外,利用滑模控制策略得到驾驶人操控输入下的车辆期望纵向控制力。利用车辆动力学模型建立基于优化的车辆驱动/制动力分配算法,实现在考虑车辆执行机构约束条件下的车辆控制力最优分配。(4)测试验证与分析最后,搭建了考虑驾驶人驾驶技能的车辆动力学控制系统,并基于所建立的Carsim-Matlab/Simulink联合仿真平台对车辆控制策略进行了验证。以双移线和蛇形驾驶工况为测试条件,测试了不同驾驶人在不同工况驾驶下的车辆控制结果。验证了文中所建立的考虑驾驶人驾驶技能的车辆动力学控制策略能够有效提高车辆的操控性和对驾驶人驾驶特性的适应性。