技术突破与理念引领成为汽车产业革新的双重引擎。全线控电动汽车因高度集成了四轮独立转向、四轮独立驱动和四轮独立制动等先进技术,被认为代表了未来电动汽车底盘架构的趋势。该平台驾驶系统可通过控制自由配置的特点,为多种理念下的动力学特性优化提供了机遇。转向特性作为影响其操纵稳定性能的关键要素,同时也很大程度上决定了驾驶人的驾驶舒适性。基于驾驶风格,围绕全线控电动汽车转向特性的个性化设计和相关控制策略展开研究,是“车适应人”理念在车辆智能化发展体系下的体现和落实。本文依托国家自然科学基金项目“基于驾驶员特性的新型线控转向系统控制机理和评价方法研究”(编号:51575223),从驾驶风格作为个性化基准出发,对全线控电动汽车转向特性进行隐性个性化设计,并开发采用分层式集成控制的驾驶系统,为其提供操纵稳定性保障,以实现“安全性+舒适性”的目标;同时对这一过程中存在的驾驶风格概念模糊和多基准耦合问题,提出驾驶风格拓展定义,并将驾驶人回归为哲学领域的一般客体,利用客体三层次架构建立涉及多驾驶人术语的驾驶风格概念框架,以实现对现有个性化基准的统一解释,从而指导本文的驾驶风格识别和个性化设计。论文具体工作内容包括:1)基于驾驶风格进行转向特性的个性化设计,理解驾驶风格的内涵则是一个关键前提,因此针对驾驶风格概念模糊与多基准耦合的问题,分析现有定义的共性描述,提出包含了内在机理和外在表现两个角度的驾驶风格拓展定义,从而明确驾驶技能、驾驶偏好、行为特征、驾驶特性和驾驶习惯的关系;将驾驶人回归为哲学领域的一般客体,利用客体三层次架构建立涉及多驾驶人术语的驾驶风格概念框架,以结构描述更加立体地展示这些术语的内涵和关系,以数学描述梳理并形成包括个性化在内的驾驶风格应用解释;此外,从形成解释、行为机制解释和识别思路解释方面完善概念框架,对其中基于量化指标的客观识别方法进行梳理;最终将围绕驾驶风格的现有理论与个性化应用在此框架下获得统一解释,以指导后文的驾驶风格识别和个性化设计。2)现有车辆动力学特性与驾驶风格体现了协同匹配趋势,在驾驶风格概念框架下,通过明确驾驶风格的内涵,对该匹配的内在机理和原理提出了一种可行性解释;而驾驶人在弯道下战术决策环节所体现的战术决策风格成为匹配转向特性的关键,本文称之为有效转向行驶模式,并按照所述驾驶风格识别体系,制定针对有效转向行驶模式下战术决策风格识别的总体方案;通过驾驶模拟器执行驾驶人样本的多弯道自然驾驶实验,建立驾驶风格信息库;并针对现有指标组对有效转向行驶模式下战术决策风格描述能力不足问题,提出{工况维度,权衡维度,波动维度}的多维特征空间描述方式,并依此构建{转向半径,平均车速,车速波动幅度}的指标组;它反映了驾驶人的一个特征点,获取所有驾驶人样本的特征点,便形成特征集,用于训练和测试驾驶风格识别模型;利用kmeans算法对工况级密集区内特征点进行预分类,实现驾驶人样本的贴标签,从而以半监督方式搭建基于决策树算法的驾驶风格识别模型,其输出的数字编码将为全线控电动汽车驾驶系统所用;基于驾驶模拟器数据和实车数据,驾驶风格识别模型的精度和准确度以及泛化能力和鲁棒性得到了验证。3)凭借全线控电动汽车底盘灵活布置和极高可控自由度的特点,开发一种采用5层式集成控制且具有多模式自适应转向特性的驾驶系统,提升驾驶舒适性的同时保证操纵稳定性能:识别与辨识层除了辨识基本参数外,还负责驾驶风格与转向意图的识别;模式配置层布置了体现驾驶人需求的运动参考模型,并将横摆角速度参考模型划分为转向增益和横摆角速度增益两部分,前者自适应驾驶风格形成长效模式,而后者自适应转向意图形成短效模式,长效和短效模式的平滑切换则分别由移动平均窗和余弦函数来实现;运动控制层采用滑模算法搭建非线性运动控制器,用于根据上层输出的目标运动计算所需的质心虚拟目标力/力矩,在调校控制器参数时充分考虑“总扰动”,以提升系统鲁棒性;力分配层充分考虑执行器饱和约束与载荷转移影响,兼顾计算负荷和精度,选用八边形对摩擦圆进行线性拟合,将轮胎力损失区布置在对整车运动控制影响较小的方位,目标函数定义为四轮轮胎最大稳定裕度和最小目标纵向力误差,以充足的侧向力保障多模式下的操纵稳定性,最后将力分配层构造为含有2个线性等式约束和40线性不等式约束的二次规划问题;执行层利用反正切函数轮胎模型的逆模型将虚拟目标轮胎力转化为执行器可执行命令,即轮毂电机驱动力矩和转向电机转向角;基于Car Sim和Matlab/Simulink的联合仿真验证了多种操纵工况下各模式的有效性以及整车的操纵稳定性;最后执行运动型驾驶人与舒缓型驾驶人的驾驶模拟器主观评价实验,结果表明长效模式逐渐自适应为与驾驶风格类型相匹配的转向模式且稳定平滑,在交叉评价方式下驾驶人对转向特性的自适应效果也给予了较为满意的评级。本文主要创新点如下:1)提出融合了内在机理和外在表现的驾驶风格拓展定义,并构建三层次架构的驾驶风格概念框架,实现个性化基准的统一解释。基于驾驶风格进行转向特性的个性化设计,理解驾驶风格的内涵则是一个关键的前提,因此针对驾驶风格概念模糊与多基准耦合应用的现状,提出融合了内在机理和外在表现两个角度的驾驶风格拓展定义;根据哲学领域一般客体的三层架构建立驾驶风格概念框架,以明确驾驶技能、驾驶偏好、行为特征、驾驶特性和驾驶习惯的关系,并在此框架下进行驾驶风格的应用解释、形成解释和行为机制解释,再与现有识别方法进行融合,构成识别思路解释,以指导后文的驾驶风格识别和个性化设计。2)针对有效转向行驶模式下的战术决策风格,构建{转向半径,车速,车速波动幅度}指标组,并搭建基于决策树的驾驶风格识别模型,为全线控电动汽车转向特性个性化设计提供基准。现有车辆动力学特性与驾驶风格体现了协同匹配趋势,通过明确驾驶风格内涵,对该匹配的内在机理和原理提出了一种可行性解释;而驾驶风格在弯道战术决策行为环节所体现的战术决策风格成为匹配转向特性的关键,本文称之为有效转向行驶模式,并针对现有指标组对该模式下的战术决策风格描述能力不足问题,提出{工况维度,权衡维度,波动维度}的多维特征空间描述方式,并以此构建{转向半径,平均车速,车速波动幅度}的指标组,形成特征集,再利用kmeans算法对工况级密集区内特征点进行预分类和贴标签,从而搭建基于决策树算法的驾驶风格识别模型,其输出数字编码将为全线控电动汽车驾驶系统所用。3)针对全线控电动汽车,开发一种采用5层式集成控制且具有多模式自适应转向特性的驾驶系统,以长效模式自适应驾驶风格,以短效模式自适应转向意图,提升驾驶舒适性,同时保障操纵稳定性。按照转向特性隐性个性化设计和操纵稳定性保障的目标,结合全线控电动汽车底盘自由配置和高可控自由度的特点,开发一种采用5层式集成控制且具有多模式自适应转向特性的驾驶系统:由转向增益自适应驾驶风格形成长效模式,横摆角速度增益自适应转向意图形成短效模式,长效和短效模式的平滑切换则分别由移动平均窗和余弦函数来实现;将非线性滑模算法与全线控电动汽车动力学潜力相结合,为各模式提供操纵稳定性保障,以实现“安全性+舒适性”的目标。