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基于人體機(jī)械阻抗屬性的汽車主動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)

介紹了一種在轉(zhuǎn)向操作中利用人體機(jī)械阻抗特性（HMIPs）的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。該試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測出主要根據(jù)在轉(zhuǎn)向操作中的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角（肢體姿勢）和轉(zhuǎn)向力矩（肌肉收縮）。試驗(yàn)結(jié)果表明，人體的剛度和粘度具有最大值和最小值，并且在增大或減小轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角幅值以及扭矩的過程中，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時手臂的運(yùn)動穩(wěn)定性有所增加。

電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPAS）和線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）的發(fā)展是可在具體的轉(zhuǎn)向情況下適應(yīng)轉(zhuǎn)向操作負(fù)荷，這也為考慮人為因素的轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)提供了有利條件。研究了智能轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，其中包括與駕駛員手臂的動力學(xué)特性相一致的神經(jīng)肌肉系統(tǒng)（NMS）。

在自適應(yīng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，提出了一種基于HMIPs的新穎方法。通過一系列的雙移線試驗(yàn)來驗(yàn)證該方法的有效性，部分項(xiàng)目通過靜態(tài)的駕駛模擬器來實(shí)現(xiàn)，也有通過具有4自由度可動駕駛艙的駕駛模擬器來實(shí)現(xiàn)。

通常，人體肢體的動態(tài)特性可以用機(jī)械阻抗參數(shù)即剛性、粘度和慣性來表示，且對人手臂的阻抗參數(shù)已有許多試驗(yàn)研究。采用傳統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)分析了調(diào)節(jié)駕駛員-車輛系統(tǒng)的阻尼系數(shù)所造成的影響。結(jié)果表明，通過對指定駕駛狀況匹配適當(dāng)?shù)淖枘嵯禂?shù)，可以成功地提升駕駛性能，例如轉(zhuǎn)向和車輛運(yùn)行狀況的速度和精度。

未來的研究將進(jìn)一步討論駕駛員的個體差異及在不同情況下阻尼系數(shù)的設(shè)計(jì)問題。

刊名：IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems（英）

刊期：2014年第5期

作者：Tanaka Y

編譯：齊健華