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基于LabVIEW的汽车蛇行试验数据处理软件设计与分析
文献综述
如今，随着经济的发展和科技的进步，越来越多的人拥有汽车，伴随着汽车保有量不断增加以及交通事故频繁的发生，汽车的安全性能和使用性能受到广泛的关注。汽车操纵稳定性就是其中重要方面之一，它是汽车安全行驶主要参考之一。因此汽车操纵稳定性一直被世界专家学者研究。
最早研究汽车操纵稳定性的学者是汽车工程师Maurice Oll，他对汽车操纵稳定性进行了定性分析[1]。在当时没有计算机的条件下，各个研究学者使用建立数学模型对汽车的稳态转向特性和瞬态转向特性进行系统的分析从而对汽车操纵稳定性进行评价。后来随着计算机不断进步发展，研究者通过虚拟建模，模仿现实车辆运行，得出车辆运行瞬态进行操纵稳定性的评价。例如利用LabVIEW配合蛇行试验来对数据进行处理与分析或者用ADAMS软件模拟汽车道路试验[2]。
1.国内外研究现状以及发展问题
首先对于汽车操纵稳定性的试验评价方法主要有两种，在国外以美国为例的ESV试验安全车计划，以安全性为研究目标，较系统地提出了汽车操纵稳定性的评价基准，并在大量仿真和理论分析的基础上，确定了了以响应参数作为评价汽车固有特性的指标，提出了稳态响应特性、瞬态响应特性、回正特性、侧风稳定性及路面不平敏感性的安全允许范围或限值[3]。而在国内使用较多的转向盘角脉冲试验，转向盘角阶跃输入试验，蛇行试验等，从中测量出转向盘转角，转向力，横摆角速度，侧倾角，侧向加速度等并让驾驶员对汽车操纵性能进性主观评价从而对汽车操纵稳定性进行评价[4]。
以蛇行试验为例，蛇行试验属于闭环系统法试验加主观评价。与开环系统试验法不同的是闭环系统试验考虑了驾驶员的反馈作用。在汽车操纵稳定性研究的早期，更多的是使用开环系统实验法，通俗来讲研究者直接将驾驶员操纵输入和汽车模型的情况下求得汽车运动状态响应[5]，但按照这种方法研究汽车操纵稳定性，要建立精确的汽车动力模型，能够得出精确的数字，对车辆的分析，评价具有指导意义，但随着越来越多的模型建立，通常不同的评价指标所得出的结论往往不统一，毕竟数学模型都是建立在理想状态下，与现实有很大的差距，所以在70年代研究学者注重实际情况对汽车操纵稳定性的影响。对于蛇行试验来讲通过建立现实的试验场地，并加入驾驶员真正的操控，使得汽车操纵稳定性的评价趋于完整[6]。
然而对于汽车蛇行试验来讲虽然达到闭环控制和主观评价，但也存在一定的问题。第一是主观评价的问题，它与评价者个人主观因素的影响，不同评价者可能给出的评价有教大的差异，而且对评价成本和评价周期产生影响[7]。通俗来讲将主观评价与客观评价联系起来看，客观评价是试验结果，明确没有人为不确定性。如果将客观评价用于汽车操纵稳定性中可以指出改变汽车结构，提高性能参数有指导作用。但在实际过程中又不得不考虑人的因素，只考虑客观评价那么会导致与实际情况产生差别，难以真正反映汽车的操纵稳定性。对于这一方面，早在1973年英国Croll教授和FIAT研究中心，将主观评价和客观评价联系起来，设计主、客观试验，然后通过线形回归的方法来建立主观评价单项描述与客观指标之间的线性关系，但由于局限性，使得两者不能更好的联系在一起[8]。后来又经过刘丹等人研究学者发现，在小样本条件下主观评价得分分别与平均转向盘转角没有线性相关关系,与平均横摆角速度呈正线性相关关系，与平均车身侧倾角、平均侧向加速度呈负线性相关关系;平均横摆角速度对主观评价得分影响最为显著,平均侧向加速次之,平均车身侧倾角最小[9]。这就使得主观评价客观化。第二对于闭环系统中驾驶员汽车高速转向行驶时每个驾驶员的操纵感觉和主观能动性的差异很大,导致驾驶员模型参数不易确定，80年代以来，研究学者一直研究驾驶员的行为特性并提出了各种驾驶员方向控制模型，最具有代表性的就是McAdam的最优预瞄控制模型和我国学者郭孔辉提出的最优预瞄加度速模型。通过后者不断完善，1992年，Moran and Nagai将神经网络理论应用于其中，并创造神经网络控制原理图。在2006年由我国伊浩在基于汽车操纵逆问题的蛇行试验分析研究中使用径向基函数网络建立神经网络模型对该试验进行研究分析[10]。
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