油門踏板安全輔助系統研究

張天宇，周志峰，顧蘇菁，鄭竹安，提艷，熊新

（鹽城工學院，江蘇 鹽城 224001）

油門踏板安全輔助系統研究

張天宇，周志峰，顧蘇菁，鄭竹安，提艷，熊新

（鹽城工學院，江蘇 鹽城 224001）

分析初學駕駛員行為意識(結合醫學知識，對人的神經系統反饋使大腦做出相應意識進行研究，初步判定影響誤操作的誘導因素)，應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(Anti-locked braking system, ABS)的安全輔助系統，保證了車輛的主動安全性。

醫學；誤操作；PID；安全

前言

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

目前關于這方面的研究較少，國外 NISSAN（日產）公司研發的距離控制系統(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；國內周春華、股繼友提出的基于模糊控制的油門踏板系統，能夠同時控制減油和制動，但參數集合難以獲得。

結合人在緊張時，神經系統反饋，并影響到體內內分泌系統，進一步影響機體情緒而導致錯誤判斷，通過干預這種誘因，將會降低誤操作。

1 研究目標和內容

研究目標：

對駕駛員制動時誤踩油門踏板的行為進行分析，根據分析結果研究相應的控制系統，盡可能的避免該類事故發生，提高汽車行駛的安全性。

研究內容：

應用醫學知識分析駕駛員行為意識，對人的神經系統進行分析研究，通過醫學統計學把主要的影響因素進行分類并進行分析，初步判定影響誤操作的誘導因素。通過醫療方法(如心理調節等)可以減少一部分誘導因素，盡量減少一部分事故的發生。

利用AMESim軟件建立油門踏板模型和15自由度整車動力學模型，分析駕駛員尤其初學者的行為意識，應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，實現車輛的主動安全。利用Matlab/Simulink和AMESim軟件建立聯合仿真平臺，對控制算法進行驗證。該控制系統應具有很好的實時性，能夠滿足實際的應用要求,并且能提高汽車行駛的安全性能。

2 擬解決的關鍵問題

1）通過醫學統計學對駕駛員的行為意識進行分類總結，研究影響誤操作的誘導因素；

2）油門踏板安全輔助系統要能準確識別油門踏板的誤操作，并能與ABS系統對制動力進行很好的協調控制；

3）控制系統要能滿足實時性的要求，快速識別誤操作并采取相應的措施。

3 研究措施

研究方法：

1）應用醫學統計學對駕駛員行為意識進行分析

2）利用AMESim軟件建立油門踏板模型和15自由度整車動力學模型，并結合Matlab/Simulink進行聯合仿真

實驗手段：

以豐田普銳斯的ABS制動執行器為核心搭建試驗臺架，結合 dSPACE平臺進行硬件在環仿真分析，開發基于MPC5604P的控制器，以豐田雅力士為平臺進行實車驗證。

關鍵技術：

1）總結出駕駛員誤踩油門的誘導因素

2）準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

應用醫學知識分析駕駛員行為意識，對人的神經系統進行分析研究，通過醫學統計學把主要的因素進行分類并進行分析，初步判定影響誤操作的誘導因素。通過醫療方法(如心理調節等)可以減少一部分誘導因素，盡量減少一部分事故的發生。

將邏輯門限值控制算法應用于油門踏板安全輔助系統中，并集成了模糊-PID控制算法的 ABS于其中，利用AMESim和Matlab/Simulink聯合仿真技術構建了油門踏板輔助系統的虛擬仿真平臺，在此基礎上進行了典型工況的聯合仿真驗證。最后安裝在實車上進行性能測試。

[1] Wang Huiyi,Xue Chunyu, Modelling Simu- lation of Electric Stability Program for the Passenger Car[C]//SAE Paper 2004-01- 2090.

[2] Yosuke Kobayashi, Takeshi Kimura, Tomohiro Yamamura. Development of a Prototype Driver Support System With Accelerator Pedal Reaction Force Control and Driving and Braking Force Control[C]//SAE Paper,2006-01- 0572 .

[3] Yasuhiko Takae, Yoji Seto, Tomohiro Yamamura. Development and Evaluation of a Distance Con- trol Assist System with an Active Accelerator Pedal [C]//SAE Paper,2009-01- 0161 .

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

[5] 陳松,張娜.基于 AT89S52單片機的誤踩油門控制器的設計[J].西昌學院學報(自然科學版),2009,23:73-75.

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 文獻標識碼：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，鹽城工學院汽車工程學院講師，博士，主要從事新能源汽車技術研究。

國基自然科學基金資助項目（51405419），2016年大學生創新創業訓練計劃項目(YG2016156)。