0 引言

目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)作為減少交通事故的有效措施之一，成為眾多車(chē)企、互聯(lián)網(wǎng)公司的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)。但在真正商業(yè)化應(yīng)用前，需要經(jīng)歷大量的道路測(cè)試才能達(dá)到商用要求。采用路測(cè)來(lái)優(yōu)化自動(dòng)駕駛算法耗費(fèi)的時(shí)間與成本太高。自動(dòng)駕駛屬于人工智能范疇，仍處于不斷發(fā)展階段。根據(jù)美國(guó)蘭德公司的研究，自動(dòng)駕駛算法想要達(dá)到人類駕駛員水平至少需要累計(jì)177億公里的駕駛數(shù)據(jù)來(lái)完善算法，期間所耗費(fèi)的時(shí)間和成本是難以承受的

。

在這種情況下，通過(guò)仿真來(lái)模擬各種場(chǎng)景下車(chē)輛的行駛就成為了最節(jié)省成本和時(shí)間的途徑之一。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)無(wú)人駕駛模式下，速度控制是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。除了在道路上行駛，根據(jù)傳感器檢測(cè)到的環(huán)境數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)車(chē)速，在彎道根據(jù)曲率基于橫向穩(wěn)定來(lái)調(diào)節(jié)車(chē)速也是速度調(diào)節(jié)的重要部分。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)包括感知、定位、規(guī)劃和控制技術(shù)，其中，縱橫向綜合軌跡跟蹤運(yùn)動(dòng)控制是智能汽車(chē)規(guī)劃和控制的重要環(huán)節(jié)

。

道路車(chē)輛在低附著路面、緊急避障、高速轉(zhuǎn)彎等工況下行駛，一旦輪胎的側(cè)偏力達(dá)到輪胎與路面附著極限就會(huì)產(chǎn)生橫向側(cè)滑。此時(shí)車(chē)輛與路面的橫向作用力將迅速減小，汽車(chē)將很快失去控制產(chǎn)生碰撞和側(cè)滑側(cè)翻，造成的交通事故和人員傷亡

。因此，橫向穩(wěn)定成為了車(chē)輛穩(wěn)定性的重要參數(shù)。

1 車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型

1.1 車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型

車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型揭示的是汽車(chē)在世界坐標(biāo)系OXY中的位移與汽車(chē)車(chē)速、橫擺角和前輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，如圖所示，圖1中

和

表示汽車(chē)后輪中心在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

和

表示汽車(chē)前輪中心在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

為汽車(chē)軸距；

為汽車(chē)橫擺角；

為汽車(chē)前輪轉(zhuǎn)角。

汽車(chē)前后輪中心的坐標(biāo)與汽車(chē)橫擺角和前輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系為

牛羊口蹄疫癥具有很強(qiáng)的流行性發(fā)生特性，其發(fā)病迅速，通常不需要實(shí)驗(yàn)室診斷就可以對(duì)其進(jìn)行確診。但是由于口蹄疫的致病病毒類型較多，為了更好的明確致病病毒類型來(lái)進(jìn)行針對(duì)性治療，可以取部分牛羊舌面水皰皮或者是蹄部水皰液和水皰皮，放置在50%甘油生理鹽水中送至相關(guān)檢驗(yàn)單位，通過(guò)化驗(yàn)來(lái)明確口蹄疫病毒類型。

2)由于異步電動(dòng)機(jī)失電殘壓的存在，電源恢復(fù)時(shí)可能會(huì)引起大的沖擊電流，大的沖擊電流可能會(huì)危及配電線路保護(hù)裝置的工作可靠性，使繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作，保護(hù)跳閘使重合閘重合不成功。

(1)

在Vehicle and Enviroment中，包含Bicycle Model-Velocity Input、Lateral Control和Pack Ego Actor等多個(gè)模塊。Bicycle Model-Velocity Input和Lateral Control模塊可以自由編輯。Bicycle Model-Velocity Input在Simulink的Vehicle Dynamics Blockset模塊中選擇車(chē)身模型，因?yàn)樽杂啥葘?duì)仿真測(cè)試影響不大，可以選擇簡(jiǎn)單的車(chē)身模型，因此選擇了最簡(jiǎn)單的Vehicle Body 3DOF Single Track(單軌三自由度的車(chē)身模塊)。在本文中，研究車(chē)輛在XOY平面上的橫向穩(wěn)定性，在Z軸方向上的力不做考慮，并且下一個(gè)Pack Ego Actor模塊也不需要在Z軸方向上的輸入信號(hào)。因此在Vehicle Body 3DOF Single Track的輸出信號(hào)上，去除了F_zf和F_zr兩項(xiàng)。

Interpon Reflex高反射涂料只吸收極少的光，使一個(gè)照明單位能夠釋放出更多的亮度，可幫助節(jié)省能源與成本。Interpon Reflex可最大程度地優(yōu)化反射率，以滿足照明行業(yè)對(duì)更高效照明系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的需求。

(2)

消去

和

可得

渠道的選擇，應(yīng)該嚴(yán)格按照霍童古鎮(zhèn)規(guī)劃的要求為前提，在整體品牌形象下進(jìn)行渠道拓展工作。霍童古鎮(zhèn)采用統(tǒng)一的品牌形象和VI識(shí)別系統(tǒng)：景區(qū)的標(biāo)志、小品塑造、指示牌、宣傳手冊(cè)，在式樣、顏色的選擇上精心地加以區(qū)別，并且在購(gòu)物、娛樂(lè)、交通、衛(wèi)生、安全等方面形成統(tǒng)一的高質(zhì)量服務(wù)保障體系。加強(qiáng)對(duì)古鎮(zhèn)的宣傳，建立多渠道銷(xiāo)售模式，結(jié)合寧德市其他旅游資源的優(yōu)勢(shì)和影響力，借助“清新福建”品牌讓霍童古鎮(zhèn)旅游產(chǎn)品和服務(wù)走向全國(guó)。

(3)

后輪的約束條件為

“一帶一路”沿線大部分國(guó)家都沒(méi)有自己的地理信息標(biāo)準(zhǔn)，而是修改采用或等同采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織地理信息技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC 211）的相關(guān)地理信息標(biāo)準(zhǔn)，即ISO 19100系列標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其中，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織地理信息技術(shù)委員會(huì)（CEN/TC 287）除絕大部分等同或修改采用ISO 19100系列標(biāo)準(zhǔn)外，還將英國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的一些地理信息標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展為CEN標(biāo)準(zhǔn)，在歐洲范圍內(nèi)予以推廣。

(4)

(5)

汽車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為

(6)

(7)

1.2 車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)模型

無(wú)人駕駛路徑跟蹤控制器通過(guò)車(chē)輛姿態(tài)和地圖信息產(chǎn)生轉(zhuǎn)向指令驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輸入來(lái)控制車(chē)輛行走

。將汽車(chē)簡(jiǎn)化為一個(gè)單軌二輪模型，簡(jiǎn)化后的的二自由度行駛模型

，如圖2。此模型認(rèn)為汽車(chē)只做平面上的運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)沿

軸縱向速度不變，只有沿

軸的側(cè)向運(yùn)動(dòng)和繞

軸的橫擺運(yùn)動(dòng)兩個(gè)自由度。

為汽車(chē)質(zhì)心前進(jìn)速度；

為汽車(chē)質(zhì)心側(cè)向速度；

為汽車(chē)橫擺角速度；

為汽車(chē)質(zhì)心至前軸距離；

為汽車(chē)質(zhì)心至后軸距離；

、

分別為前輪側(cè)偏角和后輪側(cè)偏角；

為前輪轉(zhuǎn)向角；

、

分別為前輪和后輪的側(cè)向力；

、

分別為前輪和后輪的縱向力。

汽車(chē)前輪和后輪的側(cè)偏角分別為

運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊：

(8)

式中，

是汽車(chē)質(zhì)量，

是汽車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

=

=

(9)

variant='LateralControlTutorial/Lateral Controller';

汽車(chē)質(zhì)心處側(cè)向加速度為

(10)

根據(jù)牛頓定律，可以列出二自由度汽車(chē)的微分方程為

=

+

(11)

假設(shè)輪胎側(cè)向力處于線性范圍內(nèi)，汽車(chē)前輪和后輪側(cè)向力分別為

汽車(chē)動(dòng)力學(xué)方程為

2 車(chē)輛橫向控制模塊

在MATLAB軟件中使用Simulink建立仿真模型，通過(guò)編程的方式構(gòu)建車(chē)輛橫向控制仿真模型以及駕駛場(chǎng)景。

這個(gè)車(chē)輛橫向控制仿真模型共三部分，Helper Path Analyzer、Lateral Controller和Vehicle and Enviroment。其中Helper Path Analyzer作為輸入信號(hào)源，為L(zhǎng)ateral Controller提供信號(hào)，包括車(chē)輛的位置、速度還有道路的曲率等等。此部分的源代碼可以觀察主車(chē)輛的設(shè)置參數(shù)，例如在Driving Scenario Designer中構(gòu)建道路時(shí)道路中心點(diǎn)、車(chē)道數(shù)、每車(chē)道的車(chē)道寬度、仿真時(shí)車(chē)輛的起始位置和終止位置、前后軸之間的軸距、前懸和后懸長(zhǎng)度等參數(shù)都可以通過(guò)Helper Path Analyzer源代碼獲得。

Lateral Controller中可以選擇配置的是汽車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型還是汽車(chē)動(dòng)力學(xué)模型。兩種模型都可以控制車(chē)輛，但對(duì)于車(chē)輛的橫向控制效果不同。兩種模型的切換可以在命令行窗口通過(guò)命令進(jìn)行選擇。

納米藥物教學(xué)知識(shí)涉及面廣而雜，容易混淆，學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)較難記憶。以學(xué)生為主導(dǎo)的課堂教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，可以令學(xué)生更加深入地了解與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的信息。

variant='LateralControlTutorial/Lateral Controller';

（6）試驗(yàn)檢測(cè)：根據(jù)碾壓實(shí)驗(yàn)的要求，分別對(duì)不同碾壓次數(shù)，進(jìn)行壓實(shí)干密度，含水量、滲透系數(shù)及顆粒級(jí)配等參數(shù)的測(cè)量和分析，且每一個(gè)碾壓試驗(yàn)單元軍應(yīng)用采用2個(gè)以上的數(shù)據(jù)的平均值作為最終的試驗(yàn)值。

set_param(variant,'LabelModeActivechoice','Kinematic');

如果在選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊之后切換到動(dòng)力學(xué)模塊，可以輸入以下命令：

set_param(variant,'LabelModeActivechoice','Dynamic');

如果直接進(jìn)入程序直接進(jìn)入動(dòng)力學(xué)模塊，則直接輸入：

式中，

、

分別為前輪和后輪綜合側(cè)偏剛度。

這個(gè)茶壺與普通水壺的不同之處在于它的壺嘴有個(gè)過(guò)濾管，茶葉放入過(guò)濾管中，水燒開(kāi)后，一壺香茶便出來(lái)了。從外形看上去挺時(shí)尚的，不過(guò)總覺(jué)得有點(diǎn)像古時(shí)候的尿壺，不知道使用它喝茶會(huì)不會(huì)感到惡心。

set_param(variant,'LabelModeActivechoice','Dynamic');

Vehicle and Enviroment是車(chē)輛和駕駛環(huán)境的部分。同時(shí)Vehicle and Enviroment也是Lateral Controller中需要編輯的模塊和輸出模塊。在此部分中可以選擇主車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)模塊和讀取構(gòu)建好的駕駛場(chǎng)景以及獲取可視化的輸出信號(hào)。

前輪坐標(biāo)可以用后輪坐標(biāo)和軸距

表示為

在駕駛場(chǎng)景上，在Driving Scenario Designer中通過(guò)構(gòu)建場(chǎng)景的程序選定(0 0 0;15 0 0;60 0 0;91.2868930080462 2.46233188097244 0;199.79 60.55 0.01……)等多個(gè)道路中心點(diǎn)、車(chē)道數(shù)量和車(chē)道寬度構(gòu)建了一條直道和彎道復(fù)合的三車(chē)道。Lateral Control模塊本質(zhì)上是一個(gè)Scenario Reader，即場(chǎng)景讀取器，用來(lái)讀取駕駛場(chǎng)景的.mat文件。本文通過(guò)Vehicle and Enviroment中的Scenario Reader讀取駕駛場(chǎng)景，作為仿真測(cè)試的車(chē)輛行駛場(chǎng)景。

根據(jù)實(shí)際車(chē)道寬度，將三車(chē)道中每個(gè)車(chē)道的寬度都設(shè)置為3.2m。其中，為了驗(yàn)證橫向穩(wěn)定性，在車(chē)輛的行駛軌跡在彎道處規(guī)劃了一次向左變道及回正。

本文在Driving Scenario Designer中通過(guò)Actor界面設(shè)置車(chē)輛長(zhǎng)度4.7m，寬度1.8m，高度1.4m，前懸0.9m，后懸1.0m。車(chē)速為方便仿真設(shè)定為10m/s，換算為36km/h，大致符合車(chē)輛過(guò)彎時(shí)的速度。

2.加大對(duì)全州的項(xiàng)目及標(biāo)識(shí)工作經(jīng)費(fèi)投入。紅河州屬財(cái)政困難的邊疆州，在動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督體系的建設(shè)中。一是要將新建的監(jiān)督所辦公用房等基本建設(shè)列入項(xiàng)目投資，特別是州級(jí)現(xiàn)仍為空白，縣級(jí)條件也很差。積極爭(zhēng)取中央及省財(cái)政增加州、縣動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督項(xiàng)目投資。二是爭(zhēng)取省級(jí)安排一定的動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督工作專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)。三是全州標(biāo)識(shí)經(jīng)費(fèi)需每年投入100萬(wàn)元。

對(duì)治療組的病患給予富血小板血漿治療,具體方法為:采集病患50ml的靜脈血,注入到富血小板萃取套裝內(nèi)部,加入4ml康雪凝固枸緣酸鹽葡萄糖液,,保持2000r/min、15分鐘的離心處理,離心以后抽取5ml中間層變細(xì)的液體,假如0.2ml氯化鈣活化都能夠得到富血小板。治療的時(shí)候患者保持仰臥位并且伸直膝蓋,利用碘伏對(duì)所有穿刺的位置進(jìn)行消毒,穿刺部位集中在外側(cè)以及內(nèi)側(cè)膝眼,抽取關(guān)節(jié)腔積液,并注入4ml的PRP。對(duì)照組病患注射25mg玻璃酸鈉注射液。

3 仿真分析

3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真

在對(duì)車(chē)輛橫向控制的穩(wěn)定性仿真測(cè)試中，橫向偏差、相對(duì)偏航角和轉(zhuǎn)向角是三個(gè)重要參數(shù)。橫向偏差是指行駛軌跡上的點(diǎn)與參考路徑上的點(diǎn)之間的距離，可以用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛在行駛時(shí)在橫向上是否穩(wěn)定，是衡量車(chē)輛橫向穩(wěn)定性最重要的參數(shù)之一。相對(duì)偏航角是實(shí)際行駛方向與計(jì)劃行駛方向的夾角，同樣是衡量車(chē)輛橫向穩(wěn)定性的重要參數(shù)。轉(zhuǎn)向角曲線的變化則是可以看出車(chē)輛在橫向上的抖動(dòng)是否過(guò)大。

開(kāi)始仿真之后，打開(kāi)Vehicle and Enviroment模塊中的scope，采樣時(shí)間設(shè)置為-1，即系統(tǒng)默認(rèn)的采樣時(shí)間，不做修改，圖像顯示橫向偏差、相對(duì)偏航角和轉(zhuǎn)向角三個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如圖3所示。

在圖3中，通過(guò)scope工具中的Peak Finder查看仿真曲線中的峰值。可以看出，橫向偏差的最大值為0.2753m，并且伴有一個(gè)明顯的波動(dòng)。同時(shí)相對(duì)偏航角的最大值為2.612°，轉(zhuǎn)向角的最大值為2.426°，說(shuō)明在15s后車(chē)輛出現(xiàn)一次較大的橫向偏轉(zhuǎn)。在40s之后行駛方向趨于穩(wěn)定。

大多數(shù)情況下，老人的這些心理和行為上的“超常反應(yīng)”，首先應(yīng)該從醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的角度去理解，在包容的基礎(chǔ)上采取對(duì)應(yīng)，而不應(yīng)動(dòng)輒用倫理道德的觀點(diǎn)來(lái)評(píng)判，更不能野蠻地從法律角度來(lái)理解和解決。

3.2 動(dòng)力學(xué)仿真

通過(guò)命令將橫向控制器改為汽車(chē)動(dòng)力學(xué)模型，其余條件不變，同樣通過(guò)scope讀取橫向偏差、相對(duì)偏航角和轉(zhuǎn)向角三個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如圖4所示。

在圖4中可以看出，橫向偏差的最大值為0.1288m，不到運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的一半，相差明顯。同時(shí)相對(duì)偏航角的最大值為2.228°，轉(zhuǎn)向角的最大值為2.391°，均小于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型下的數(shù)值。曲線也同樣在15s后出現(xiàn)較大波動(dòng)，于40s之后趨于平穩(wěn)。

4 總結(jié)

根據(jù)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型的公式，在Simulink中建立Lateral Control Tutorial仿真模型。在仿真模型中，選擇單軌三自由度的車(chē)身模塊以及模塊需要輸出的參數(shù)。根據(jù)仿真測(cè)試的需要，在Driving Scenario Designer中構(gòu)建道路以及測(cè)試的主車(chē)輛。修改好道路和主車(chē)輛參數(shù)后，通過(guò)Scenario Reader將構(gòu)建好的駕駛場(chǎng)景，以.mat格式的文件讀取至Vehicle and Enviroment中。最后分別獲得車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型下的橫向偏差、相對(duì)偏航角和轉(zhuǎn)向角三個(gè)數(shù)據(jù)。從上述仿真試驗(yàn)的結(jié)果可以得出，Lateral Controller中采用車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型可以明顯減小路徑的最大橫向偏差，相對(duì)偏航角和轉(zhuǎn)向角的最大值也比車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型下獲得的數(shù)據(jù)更小。因此，在MATLAB中對(duì)車(chē)輛橫向穩(wěn)定性進(jìn)行仿真時(shí)，使用車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型可以顯著提高橫向控制性能。

[1]張永偉,鐘翔平.2020中國(guó)自動(dòng)駕駛仿真藍(lán)皮書(shū)[M].中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì),2020:2-3.

[2]黃巖,吳軍,劉春明.自主車(chē)輛發(fā)展概況及關(guān)鍵技術(shù)[J].兵工自動(dòng)化,2010,29(11):8-13,26.

[3]SIAMPIS E,VELENIS E,GARIUOLO S,et al. A real-time nonlinear model predictive control strategy for stabilization of an electric vehicle at the limits of handling[J]. IEEE Transactions on Control Systems Technology，2017,26(6):1982-1994.

[4]孫銀健.基于模型預(yù)測(cè)控制的無(wú)人駕駛車(chē)輛軌跡跟蹤控制算法研究[D].北京:北京理工大學(xué),2015. SUN Yinjian. Research on model prediction control-based trajectory tracking algorithm for unmanned vehicles[D]. Beijing：Beijing Institute of Technology,2015.

[5]王曉晶,王丙軍.應(yīng)用 TruckSim 自卸車(chē)操縱穩(wěn)定性在環(huán)仿真平臺(tái)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2018，332(10)：20-23.

[6]崔勝民,卞合善.智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)技術(shù)與仿真實(shí)例[M].人民郵電出版社,2020:139-141