4、汽车设计的变革:反馈机制与驾驶员感知

汽车设计的变革:反馈机制与驾驶员感知

1. 引言

1.1 反馈来源与对象

车辆设计的改变会对驾驶员的心理和行为产生相应影响,原因在于车辆是一个中间变量,处于道路环境动态与驾驶员控制行为的控制回路中。驾驶员与环境的交互是间接的。打个比方,如果驾驶员与道路环境是直接交互,那么停车时就会像《摩登原始人》里的车那样,把脚伸到地板洞里直接踩在路面上减速。

实际上,驾驶员通过踩踏板来减速。踏板的运动由真空助力的“伺服”装置辅助,该装置放大了推动气缸内活塞所需的力,使制动管路中的液压油增压,进而使制动卡钳中的活塞挤压铸铁制动盘,制动盘安装在轮毂上,制动力通过橡胶轮胎传递到沥青路面,而非驾驶员的鞋子。这一系列机械过程与简单操作对车辆施加的实际应力相去甚远。

控制回路并不像乍看之下那么简单。虽然驾驶员脚部施加在制动踏板上的力似乎应与制动力成正比,但从技术角度看,制动踏板也可以反向工作,即较轻的脚部压力产生更强的制动力,而且制动力与踏板力的关系并非一定是连续的。火车和飞机的刹车就不是连续的,它们有少量预设的制动点或级别。即使在汽车中,制动看似线性且成比例,但仔细观察会发现并非总是如此。例如“制动衰退”情况,刹车过热时,用力踩制动踏板会产生与预期相反的效果,即制动性能下降。在车轮锁死打滑且防抱死制动系统(ABS)启动时,无论怎样用力踩制动踏板,制动力都无法再增加。即使在这些极端边界条件下,制动踏板压力与制动力也很少严格呈线性关系。有些车辆的刹车可能“灵敏”(初始踏板压力小但制动力大)或“迟钝”(初始踏板压力适中但制动力小),这就是所谓的“车辆感觉”现象,会对人类驾驶表现产生或好或坏的强大影响。

除了制动,还有其他汽车反馈的例子:
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【四轴飞行器】非线性三自由度四轴飞行器模拟器研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕非线性三自由度四轴飞行器的建模仿真展开,重点介绍了基于Matlab的飞行器动力学模型构建控制系统设计方法。通过对四轴飞行器非线性运动方程的推导,建立其在三维空间中的姿态位置动态模型,并采用数值仿真手段实现飞行器在复杂环境下的行为模拟。文中详细阐述了系统状态方程的构建、控制输入设计以及仿真参数设置,并结合具体代码实现展示了如何对飞行器进行稳定控制轨迹跟踪。此外,文章还提到了多种优化控制策略的应用背景,如模型预测控制、PID控制等,突出了Matlab工具在无人机系统仿真中的强大功能。; 适合人群:具备一定自动控制理论基础和Matlab编程能力的高校学生、科研人员及从事无人机系统开发的工程师;尤其适合从事飞行器建模、控制算法研究及相关领域研究的专业人士。; 使用场景及目标:①用于四轴飞行器非线性动力学建模的教学科研实践;②为无人机控制系统设计(如姿态控制、轨迹跟踪)提供仿真验证平台;③支持高级控制算法(如MPC、LQR、PID)的研究对比分析; 阅读建议:建议读者结合文中提到的Matlab代码仿真模型,动手实践飞行器建模控制流程,重点关注动力学方程的实现控制器参数调优,同时可拓展至多自由度或复杂环境下的飞行仿真研究。
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