طراحي مدل راننده پيش بين و عصبي- عضلاني با بازخورد گشتاور به منظور شبيه سازي خودروهاي هوشمند مجهز به سيستم فرمان با سيم

A Preview and Neuromuscular Driver Model Design with Torque Feedback for Simulating Intelligent Vehicles Equipped with Steer-by-Wire System

بازخورد گشتاور فرمان خودرو يا احساسي كه راننده از فرمان دريافت مي كند، يكي از جوانب كيفيت فرمان پذيري خودرو است كه به صورت گسترده اي در دهه هاي اخير مورد بررسي قرار گرفته است. در اين مقاله به طراحي مدل راننده براي حس كردن بازخورد گشتاور يا تعامل هپتيكي بين خودروي مجهز به فرمان با سيم و راننده پرداخته شده است. مدل راننده داراي دو قسمت مدل پيش بين و عصبي- عضلاني است. مدل راننده پيش بين با دريافت بازخورد فاصله جانبي خودرو از جاده، ميزان زاويه غربيلك فرمان مطلوب را براي تعقيب مسير محاسبه مي كند و مدل راننده عصبي- عضلاني كه قابليت دريافت بازخورد گشتاور در هر لحظه را دارد، زاويه غربيلك فرمان واقعي خودرو را براي تعقيب مقدار مطلوب آن بر اساس توابع تبديل سيستم عضلاني تعيين مي نمايد. محاسبه گشتاورهاي وارد بر فرمان، نيازمند تخمين نيروهاي وارد بر تاير از طرف جاده است. از آنجا كه محاسبه نيروهاي وارد بر تاير توسط جاده به خصوص در ديناميك جانبي خودرو به صورت مستقيم بسيار مشكل است، به طراحي تخمينگر مناسبي براي تخمين اين نيروها پرداخته شده است. نتايج شبيه سازي با استفاده از نرم افزارهاي كارسيم و سيمولينك نشان مي دهد كه عملكرد مدل راننده با بازخورد گشتاور نسبت به مدل راننده بدون بازخورد گشتاور 63% بهبود يافته است. بنابراين مدل راننده طراحي شده به همراه بازخورد گشتاور، نقش مهمي در كنترل و فرمان پذيري خودرو در انجام مانورهاي تغيير لاين مجدد دارد.

The torque feedback of the vehicle’s steering wheel or driver perception of the steering wheel is one of the aspects of steering quality that has been investigated extensively in recent decades. In this paper, the driver model for sensing torque feedback or haptic interaction between the vehicle equipped with a steer-by-wire system (SWB) and the driver has been designed. The driver model consists of a preview model and a neuromuscular model. The preview driver model calculates the desired angle of the steering wheel to follow the path, and the neuromuscular driver model that can perceive real-time torque feedback determines the real angle of the steering wheel according to muscular system transfer functions to follow its desired angle. Calculating of torques on the steering wheel requires estimation of the tireroad forces. Whereas directly calculating the tire-road forces is too difficult, particularly in the lateral vehicle dynamics, suitable estimator to estimate these forces designed. The simulation results using the Carsim and Simulink software indicate that the driver model performance improved 63 % when torque feedback is enabled. So the designed driver model with torque feedback has an important role in controlling and vehicle steering in conducting double lanechange maneuvers.