طراحی مدل راننده پیش‌بین و عصبی- عضلانی با بازخورد گشتاور به‌منظور شبیه‌سازی خودروهای هوشمند مجهز به سیستم فرمان با سیم

بازخورد گشتاور فرمان خودرو یا احساسی که راننده از فرمان دریافت می‌کند، یکی از جوانب کیفیت فرمان‌پذیری خودرو است که به‌صورت گسترده‌ای در دهه‌های اخیر مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله به طراحی مدل راننده برای حس‌کردن بازخورد گشتاور یا تعامل هپتیکی بین خودروی مجهز به فرمان با سیم و راننده پرداخته شده است. مدل راننده دارای دو قسمت مدل پیش‌بین و عصبی عضلانی است. مدل راننده پیش‌بین با دریافت بازخورد فاصله جانبی خودرو از جاده، میزان زاویه غربیلک فرمان مطلوب را برای تعقیب مسیر محاسبه می‌کند و مدل راننده عصبی عضلانی که قابلیت دریافت بازخورد گشتاور در هر لحظه را دارد، زاویه غربیلک فرمان واقعی خودرو را برای تعقیب مقدار مطلوب آن بر اساس توابع تبدیل سیستم عضلانی تعیین می‌نماید. محاسبه گشتاورهای وارد بر فرمان، نیازمند تخمین نیروهای وارد بر تایر از طرف جاده است. از آنجا که محاسبه نیروهای وارد بر تایر توسط جاده به‌خصوص در دینامیک جانبی خودرو به‌صورت مستقیم بسیار مشکل است، به طراحی تخمینگر مناسبی برای تخمین این نیروها پرداخته شده است. نتایج شبیه‌سازی با استفاده از نرم‌افزارهای کارسیم و سیمولینک نشان می‌دهد که عملکرد مدل راننده با بازخورد گشتاور نسبت به مدل راننده بدون بازخورد گشتاور 63% بهبود یافته است. بنابراین مدل راننده طراحی‌شده به‌همراه بازخورد گشتاور، نقش مهمی در کنترل و فرمان‌پذیری خودرو در انجام مانورهای تغییر لاین مجدد دارد.

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

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 steerbywire 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 realtime 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 tireroad 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.