機車-人系操縱性之研究

Abstract

機車操縱性是指騎士依其意識控制操縱系統及姿勢改變時，人與車整合的運動。機車 構造遠較汽車簡單，但其運動自由度較大，人為操縱因素居多。機車操縱系統的良否 影響其操縱性、穩定性、舒適性、及安定性，機車的操縱性質影響騎乘安全甚鉅。本 文應用模糊控制探討機車一人系的操縱性。以三次元的多體動力學的方法建立數學模 式，不僅機車本體的構造，騎士姿勢的改變亦納入考慮。 模糊理論由Zadeh 發明，爾後應用廣泛，包括圖形辨識、人工智慧、醫療、決策管理 等等，工程上主要為用於自動控制，Mamdani 和Assilian首先提出模糊邏輯控制器。 Singh 於1971年提出有關機車動態行為和穩定性的實驗結果，但是他不考慮騎士角色 。關於機車操縱性方面，Katayama於1988年建構一個比例控制的騎士模型，包括操縱 力矩控制及騎士本身控制行為。 對許多複雜的系統而言，因為系統的非線性、時變本質或量測不易等理由的存在，建 構精確數學模式是有實際困難的，在這些情況下，模糊控制卻能提供有效的途徑。模 糊控制乃是以多個IF-then 型式的控制法則(Control Rules) 來實施控制，也就是模 擬了人類的經驗法則。由會員函數(Membership Function) 、控制法則和模糊推論方 法(Fuzzy Reasoning Method)所建立的查閱表(Look-Up Tables)產生明確控制動作而 付諸受控體。 模糊控制器在系統中扮演騎士的角色，模擬機車順時針繞圓軌慫行駛時人與車整合的 運動。為了使系統很快趨於穩定及有最小穩態誤差，在本文中粗調和微調合用。模擬 結果顯示前輪拖曳距大小會影響機車操縱性，而前進速度大小影響操縱性最大。其結 果顯示本文所提出的方法可適用於典型人一機控制系統的電腦輔助設計。 #50012675.abs