駕駛員行駛操縱模型及駕駛員模型訓(xùn)練和仿真

1、駕駛員行駛操縱模型及駕駛員模型訓(xùn)練和仿真    摘要: 在裝載機自動變速系統(tǒng)的研究中，對裝載機駕駛員的操縱模型進行了研究，用于輔助自動:變速控制系統(tǒng)的研制。使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊理論建立的駕駛員模型的操作特性與實際的駕駛員操:作特性比較吻合，對于自動變速控制系統(tǒng)的仿真研究提供了方便。 關(guān)鍵詞: 裝載機; 駕駛員操縱模型; 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 1. 引言工程車輛和一般行駛車輛的區(qū)別在于，工程車輛不僅僅是行駛的工具，而且更多的是工作在作業(yè)情況下，工況更復(fù)雜。提高工程車輛的自動控制水平對于提高作業(yè)效率、降低作業(yè)強度是十分重要的，也是工程車輛的發(fā)展方向。研究人員在工程

2、車輛自動變速控制方面的研究已經(jīng)取得了很多成果。駕駛員的操縱特性對于自動變速系統(tǒng)影響很大，脫離駕駛員的特性，僅僅使用車輛模型進行仿真研究對于自動變速系統(tǒng)的設(shè)計研究是不夠的。對于自動變速系統(tǒng)的設(shè)計，使用一個合適的駕駛員操縱模型反映駕駛員對自動變速系統(tǒng)的影響，可以完善車輛的動態(tài)特性仿真，驗證和提高自動變速系統(tǒng)性能。所以工程車輛傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性仿真對于自動變速系統(tǒng)控制設(shè)計是非常重要的手段。但是，目前國內(nèi)外對這方面的研究還比較少見。本文在以裝載機為對象，開展裝載機自動變速系統(tǒng)的研究中，對裝載機駕駛員的操縱模型進行了研究，建立了駕駛員操縱模型和實際車輛模型組成人一車駕駛仿真模型。 2. 駕駛員行駛操縱模

3、型動力傳動系統(tǒng)的自動變速控制對于提高裝載機性能非常有效。為了輔助裝載機自動變速系統(tǒng)設(shè)計，針對裝載機的作業(yè)特點建立了駕駛員操縱模型。由于裝載機是作業(yè)機械，對于動力和速度的要求是最主要的，方向是次要的，因此在模型設(shè)計中，模型的控制對象僅僅考慮對油門踏板的操縱，不考慮方向控制。駕駛員操縱模型必須完成以下任務(wù):采集和評估車輛的速度、加速度和油門開度情況;分析行駛工況的要求，制定相應(yīng)的行駛操縱策略;評價駕駛員的個體特性和熟練程度，修正操縱策略;綜合所有輸入的參數(shù)，作出操縱決策。根據(jù)分析，整個駕駛員操縱模型必須包括這些部分:駕駛員對駕駛環(huán)境的識別模型;根據(jù)工況要求確定期望速度;油門控制決策模型。其中，決策

4、部分包括駕駛員的個體特性。 2.1駕駛員感知器模型駕駛員感知器模型用于將外界環(huán)境和車輛有關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)化為駕駛員決策模型可以使用的數(shù)據(jù)形式。駕駛員感知器模型是根據(jù)人對實際駕駛環(huán)境的模糊感知的特性設(shè)計的。人的感覺對實際車速、加速度和油門開度等無法給出精確的描述，但是根據(jù)感覺到的實際速度、加速度等的大小可以給出模糊化的描述:速度很慢、慢、適中、快、很快。這種描述方法可以較好的解決人對這些物理量的感知判斷問題，也比較適合人的感知方式。利用三角梯形法分別對車速、油門開度、加速度建立隸屬度函數(shù)，將其原來的物理量轉(zhuǎn)化為整數(shù)論域。論域的劃分可以根據(jù)需要確定。在本模型中，將車速、油門開度劃分為五個論域. 2.2.

5、駕駛員神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決策模型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將控制系統(tǒng)看成是由輸入到輸出的一個映射，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力和適應(yīng)能力實現(xiàn)系統(tǒng)的映射特性，從而完成對系統(tǒng)的建模和控制。由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)具有一定的學(xué)習(xí)能力，能夠更好地適應(yīng)環(huán)境和系統(tǒng)特性的變化，非常適合于復(fù)雜系統(tǒng)的建模和控制。其工作過程由兩個階段組成:1)學(xué)習(xí)期:神經(jīng)元之間的聯(lián)接權(quán)值可由學(xué)習(xí)規(guī)則進行修改，以使目標(biāo)函數(shù)達到最小;2)工作期:聯(lián)接權(quán)值不變，由網(wǎng)絡(luò)的輸入得到相應(yīng)的輸出。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射能力，采用多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了駕駛員決策模型。模型根據(jù)駕駛員感知的速度、加速度、油門開度以及駕駛員特性和駕駛員的期望車速決定油門開度的變化一加大或

6、者減小油門。期望速度發(fā)生器是駕駛員模型的一個部分，反映了駕駛員在一段時間范圍內(nèi)對動力性和速度的需求，這也是系統(tǒng)仿真模型中驅(qū)動系統(tǒng)變化的信號發(fā)生器。駕駛員特性是反映駕駛員個體特性的參數(shù)。在此將駕駛員類型分為:安全型;普通型;急躁型。駕駛員的熟練程度分為:不熟練;一般;熟練。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練算法采用簡單易行、計算量小、并行性強的誤差反向傳播(BP)算法。駕駛員模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本根據(jù)實際的駕駛員操作經(jīng)驗獲得，樣本數(shù)為70個。 3. 駕駛員模型訓(xùn)練和仿真由于采集的樣本己經(jīng)將車速、加速度、油門開度模糊化了，因此，訓(xùn)練的時候模糊化駕駛員信息感知器模型在訓(xùn)練模型中不使用。 4. 結(jié)語此模型的輸出和樣本數(shù)據(jù)基本吻合。模型在反映駕駛員油門操縱上和實際操縱已經(jīng)比較一致了。此模型己經(jīng)結(jié)合裝載機系統(tǒng)動力學(xué)模型進行仿真試驗，用于裝載機的自動變速控制系統(tǒng)研制。 參考文獻:1 郭孔輝，人一車一路閉環(huán)系統(tǒng)駕駛員模型參數(shù)辨識J.汽車工，2002，(24)，2024.2 王文成， 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在汽車工程中的應(yīng)用M北京:北京理工大學(xué)出版社，1998.  &#