[发明专利]模拟驾驶员的控制装置及汽车仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及汽车仿真技术，尤其涉及一种模拟驾驶员的控制装置及汽车仿真系统。

背景技术

利用计算机技术对汽车的各组成部件及控制策略进行建模与仿真，可起到预测相关部件及整车性能的作用，通过对汽车的各系统进行仿真测试，可测试汽车系统性能是否满足要求，以便为汽车的设计和生产提供参考。由于前向仿真与后向仿真相比，前向仿真系统更接近于真实的车辆行驶过程，可实现控制信号与能量流的正向传递，并且在各部件间可传递实际的工作转矩、功率与转速，其仿真过程与真实汽车控制过程类似，从而通过仿真可对汽车的控制策略进行高效的测试及调整。

汽车前向仿真系统主要包括：模拟驾驶员的控制装置和汽车模型两大部分，其中，模拟驾驶员的控制装置是作为前向仿真系统区别于后向仿真系统的典型特征部件，用于模拟真实驾驶员的实际操作行为；同时，模拟驾驶员的控制装置也是整个仿真过程的起始环节，在汽车仿真系统中起着关键作用，因此，也称为驾驶员模型，其可以根据车辆行驶需求，发送控制信号给汽车模型中的执行机构，从而对需求车速进行较好的跟踪。

目前，模拟驾驶员的控制装置，即驾驶员模型的输入信号一般为驾驶员的需求车速与当前车速之间的车速偏差，模拟驾驶员的控制装置可根据该车速偏差，利用传统的比例-积分(PI)或比例-微分(PD)控制器产生并输出控制信号到汽车模型，以控制汽车模型中的各部件工作，使车速运行在驾驶员的需求车速。可以看出，现有模拟驾驶员的控制装置中的控制回路是一个闭环控制，其PI或PD控制器对于强非线性、时变的复杂系统和模型不清楚的系统难以达到很好的控制效果，并没有考虑汽车实际运行中驾驶员操作加速/制动踏板的加速或减速过程。

综上，现有模拟驾驶员的控制装置仅以车速偏差作为输入信号，并采用常规PI或PD控制器，但由于常规PI或PD控制器对于汽车及其各重要部件，作为非线性的、时变的和延迟的复杂系统难以达到很好的控制效果，致其输出的控制信号不准确，与驾驶员实际操作控制差异较大，从而无法满足模拟汽车实际运行中，汽车系统的强非线性、时变形和延迟特性，使得整个仿真系统的仿真性能较低，仿真效果较差。

发明内容

本发明提供一种模拟驾驶员的控制装置及汽车仿真系统，可有效模拟驾驶员的实际操作行为，提高仿真效果。

本发明提供一种模拟驾驶员的控制装置，包括：

加速踏板控制模块，用于根据车速偏差和需求加速度，获得加速踏板控制信号并输出，其中，所述车速偏差为驾驶员的需求车速与当前车速之差；

制动踏板控制模块，用于根据车速偏差和需求加速度，获得制动踏板控制信号并输出；

控制切换模块，用于根据车速偏差和需求加速度，切换并调用所述加速踏板控制模块或制动踏板控制模块工作。

其中，所述加速踏板控制模块包括：

加速开环控制单元，用于接收需求加速度，获得与所述需求加速度对应的第一加速转矩；

加速闭环控制单元，用于接收车速偏差，获得与所述车速偏差对应的第二加速转矩；

第一转矩转换单元，用于在所述控制切换模块发送的控制信号的触发作用下，接收所述第一加速转矩和第二加速转矩，将所述第一加速转矩和第二加速转矩转换为加速踏板控制信号，并输出。

所述第一转矩转换单元包括：

加速接收子单元，用于在所述控制信号的触发作用下，接收所述第一加速转矩、第二加速转矩和汽车阻力力矩；

加速计算子单元，用于将所述第一加速转矩、第二加速转矩和汽车阻力力矩相加得到总加速力矩，并将所述总加速力矩除以设定档位传动比得到加速控制力矩；

加速转矩转换子单元，用于将所述加速控制力矩转换为相应的加速踏板控制信号，并输出。

所述制动踏板控制模块包括：

制动开环控制单元，用于接收需求加速度，获得与所述需求加速度对应的第一制动转矩；

制动闭环控制单元，用于接收车速偏差，获得与所述车速偏差对应的第二制动转矩；

第二转矩转换单元，用于在所述控制切换模块发送的控制信号的触发作用下，接收所述第一制动转矩和第二制动转矩，将所述第一制动转矩和第二制动转矩转换为制动踏板控制信号，并输出。

所述第二转矩转换单元包括：

制动接收子单元，用于在所述控制信号的触发作用下，接收所述第一制动转矩、第二制动转矩和汽车阻力力矩；

制动计算子单元，用于将所述第一制动转矩、第二制动转矩和汽车阻力力矩相加得到总制动力矩；