驾校学员建模与基于MPC的教练决策研究
发布时间：2021-12-17 14:13
当下驾校车辆、人力资源匮乏,是我国驾校亟需解决的关键问题之一。现有的汽车驾驶模拟器一定程度上缓解了驾培市场中教练车供不应求以及油耗上升的问题,但其仅能提供驾驶体验,无法给予学员驾驶反馈和指导,因此如何针对不同驾驶特性的学员给予及时有效的驾驶指导成为研究的重点和难点。本文提出了 一种学员模型,用以获取学员驾驶特性;并设计了一种基于模型预测控制（M PC）算法的教练控制策略,为学员提供驾驶指导;之后基于模糊C均值（FCM）算法对学员进行分类,并针对分类后不同特性的学员提出一种因材施教型教练系统。主要研究工作如下:1)在已有驾驶员模型的基础上,首次提出一种学员模型。学员不同于驾驶员,需要在现有驾驶员模型的基础上,充分考虑预瞄时间、动作滞后特性,引入学员判断时间、指令接受度、指令接受时间3个参数,建立学员模型,之后利用最小二乘法进行学员特性参数估计,并通过CARSIM-SIMULINK联合仿真进行模型验证分析。2)针对教练决策指导问题,提出一种基于MPC的教练控制策略。在学员模型的基础上,以防止学员压线、保证驾驶车辆稳定性、限制方向盘转角阈值为约束条件,以学员轨迹与道路中心线轨迹偏差、学员方向...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１全文结构图??
浙ｆｌ人ｆ硕Ｌ’７＂位论义??２．２．１学员特性的分析??对学员特性展开分析，如图２．１所示，本质上可看做教练－学员－车－路构成的??闭环系统，学员通过分析道路信息和车辆信息，并在教练发出的指令指导下，通??过操纵教练车的方向盘、油门、制动踏板完成驾驶任务。该闭环系统反映了学员??对道路和教练车信息的感知、对教练指令的接受、对驾驶任务的决策、对教练车??的执行４个驾驶特性。??ｐ——－￣？教练?＜???指令???］?１?????——？〇?？学０?小辆?——??丨…丨速度??图２．１教练－学员－车－路构成的闭环系统??驾驶员特性与学员特性不同，驾驶员－车－路构成了?一个闭环系统，如图２．２所??示，驾驶员通过分析道路信息，制定车辆的理想转角和行驶速度，通过操纵车辆??的方向盘、油门、制动踏板完成驾驶任务。该闭环系统反映了驾驶员对道路和车??辆信息的感知、对驾驶任务的决策、对驾驶车辆的执行３个驾驶特性。??—任?？驾驶?ｗ?？?车辆?一ｆＬｉＡ＇?？??图２．２驾驶员－车－路构成的闭环系统??通过上述分析可以发现，学员与驾驶员在对道路和车辆信息的感知、对驾驶??任务的决策、对驾驶车辆的执行３个方面有着相似之处。因此，下面将基于现有??的驾驶员模型结构｜８Ｎ８２］，分析总结驾驶员驾驶特性，进而针对学员特性展开研究。??如图２．３所示，驾驶员模型由感知单元、决策单元、执行单元３个部分构成，??从而完成驾驶任务。其中，感知单元将感知到的道路信息和车辆信息传递给决策??单元；决策单元通过分析道路信息和车辆信息，分析判断是否需要对车辆进行操??作调整，规划期望行驶的轨迹和期望车速，并作用
浙ｆｌ人ｆ硕Ｌ’７＂位论义??２．２．１学员特性的分析??对学员特性展开分析，如图２．１所示，本质上可看做教练－学员－车－路构成的??闭环系统，学员通过分析道路信息和车辆信息，并在教练发出的指令指导下，通??过操纵教练车的方向盘、油门、制动踏板完成驾驶任务。该闭环系统反映了学员??对道路和教练车信息的感知、对教练指令的接受、对驾驶任务的决策、对教练车??的执行４个驾驶特性。??ｐ——－￣？教练?＜???指令???］?１?????——？〇?？学０?小辆?——??丨…丨速度??图２．１教练－学员－车－路构成的闭环系统??驾驶员特性与学员特性不同，驾驶员－车－路构成了?一个闭环系统，如图２．２所??示，驾驶员通过分析道路信息，制定车辆的理想转角和行驶速度，通过操纵车辆??的方向盘、油门、制动踏板完成驾驶任务。该闭环系统反映了驾驶员对道路和车??辆信息的感知、对驾驶任务的决策、对驾驶车辆的执行３个驾驶特性。??—任?？驾驶?ｗ?？?车辆?一ｆＬｉＡ＇?？??图２．２驾驶员－车－路构成的闭环系统??通过上述分析可以发现，学员与驾驶员在对道路和车辆信息的感知、对驾驶??任务的决策、对驾驶车辆的执行３个方面有着相似之处。因此，下面将基于现有??的驾驶员模型结构｜８Ｎ８２］，分析总结驾驶员驾驶特性，进而针对学员特性展开研究。??如图２．３所示，驾驶员模型由感知单元、决策单元、执行单元３个部分构成，??从而完成驾驶任务。其中，感知单元将感知到的道路信息和车辆信息传递给决策??单元；决策单元通过分析道路信息和车辆信息，分析判断是否需要对车辆进行操??作调整，规划期望行驶的轨迹和期望车速，并作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于培训教学的汽车驾驶培训模拟器训练场景内容研究[J]. 孟兴凯,曾诚,蔡凤田. 交通节能与环保. 2019(02)
[2]驾驶模拟技术在汽车智能技术研发中的应用综述[J]. 魏朗,田顺,Chris SCHWARZ,刘晶郁. 公路交通科技. 2017(12)
[3]一种改进的模糊C均值聚类算法簇数量优化研究[J]. 徐叶军. 长春师范大学学报. 2017(10)
[4]基于个体特性的驾驶行为操纵模式建模方法[J]. 肖献强,殷延杰,王家恩. 中国机械工程. 2016(19)
[5]基于贝叶斯网络的机动车驾驶行为状态分析建模[J]. 张良力,祝贺,马天宇. 交通信息与安全. 2014(05)
[6]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[7]智能车辆纵横向反演变结构协调控制[J]. 胡平,郭景华,李琳辉,王荣本. 电机与控制学报. 2011(10)
[8]基于Creator的三维场景优化技术的应用[J]. 陈永华,王德成,陈燕. 微计算机信息. 2007(28)
[9]基于Multigen Creator场景模型的建立[J]. 张曦,王国权,龚国庆. 北京机械工业学院学报. 2006(02)
[10]基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器的研究[J]. 陈定方,李勋祥,李文锋,尹念东. 系统仿真学报. 2005(02)
博士论文
[1]基于熟练驾驶员转向操纵特征的智能汽车仿人转向控制技术研究[D]. 华一丁.江苏大学 2018
[2]人机共享的驾驶员横向辅助系统关键技术研究[D]. 谈东奎.合肥工业大学 2017
[3]人机协同下的车道偏离辅助驾驶关键技术研究[D]. 吴乙万.湖南大学 2013
[4]智能汽车自主循迹控制策略研究[D]. 张琨.哈尔滨工业大学 2013
[5]城市环境下无人驾驶车辆运动控制方法的研究[D]. 赵盼.中国科学技术大学 2012
[6]汽车易驾驶性评价的随机驾驶员模型方法[D]. 白艳.吉林大学 2012
[7]无人驾驶汽车半物理仿真系统的设计[D]. 唐国明.中国科学技术大学 2012
[8]基于自动驾驶系统的车辆纵横向运动综合控制研究[D]. 冀杰.重庆大学 2010
[9]高速汽车车道偏离预警系统的算法研究[D]. 董因平.吉林大学 2004
硕士论文
[1]具有横向主动安全的智能车驾驶员模型[D]. 梁硕.吉林大学 2019
[2]基于人机共驾的车道保持控制系统的研究[D]. 夏文旭.大连理工大学 2019
[3]汽车驾驶培训模拟器训练场景建模及评价[D]. 汪杰.长安大学 2019
[4]基于MPC算法的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制研究[D]. 由智恒.吉林大学 2018
[5]驾驶员特性和实时驾驶能力评估研究[D]. 周孝吉.重庆大学 2018
[6]基于稳定性的驾驶员模型研究[D]. 杨浩.重庆理工大学 2018
[7]两点预瞄驾驶员转向模型研究[D]. 程慧.南京航空航天大学 2016
[8]基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究[D]. 孙银健.北京理工大学 2015
[9]训练型汽车驾驶模拟器关键技术研究[D]. 张弛.华南理工大学 2014
本文编号：3540289
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１全文结构图??
浙ｆｌ人ｆ硕Ｌ’７＂位论义??２．２．１学员特性的分析??对学员特性展开分析，如图２．１所示，本质上可看做教练－学员－车－路构成的??闭环系统，学员通过分析道路信息和车辆信息，并在教练发出的指令指导下，通??过操纵教练车的方向盘、油门、制动踏板完成驾驶任务。该闭环系统反映了学员??对道路和教练车信息的感知、对教练指令的接受、对驾驶任务的决策、对教练车??的执行４个驾驶特性。??ｐ——－￣？教练?＜???指令???］?１?????——？〇?？学０?小辆?——??丨…丨速度??图２．１教练－学员－车－路构成的闭环系统??驾驶员特性与学员特性不同，驾驶员－车－路构成了?一个闭环系统，如图２．２所??示，驾驶员通过分析道路信息，制定车辆的理想转角和行驶速度，通过操纵车辆??的方向盘、油门、制动踏板完成驾驶任务。该闭环系统反映了驾驶员对道路和车??辆信息的感知、对驾驶任务的决策、对驾驶车辆的执行３个驾驶特性。??—任?？驾驶?ｗ?？?车辆?一ｆＬｉＡ＇?？??图２．２驾驶员－车－路构成的闭环系统??通过上述分析可以发现，学员与驾驶员在对道路和车辆信息的感知、对驾驶??任务的决策、对驾驶车辆的执行３个方面有着相似之处。因此，下面将基于现有??的驾驶员模型结构｜８Ｎ８２］，分析总结驾驶员驾驶特性，进而针对学员特性展开研究。??如图２．３所示，驾驶员模型由感知单元、决策单元、执行单元３个部分构成，??从而完成驾驶任务。其中，感知单元将感知到的道路信息和车辆信息传递给决策??单元；决策单元通过分析道路信息和车辆信息，分析判断是否需要对车辆进行操??作调整，规划期望行驶的轨迹和期望车速，并作用
浙ｆｌ人ｆ硕Ｌ’７＂位论义??２．２．１学员特性的分析??对学员特性展开分析，如图２．１所示，本质上可看做教练－学员－车－路构成的??闭环系统，学员通过分析道路信息和车辆信息，并在教练发出的指令指导下，通??过操纵教练车的方向盘、油门、制动踏板完成驾驶任务。该闭环系统反映了学员??对道路和教练车信息的感知、对教练指令的接受、对驾驶任务的决策、对教练车??的执行４个驾驶特性。??ｐ——－￣？教练?＜???指令???］?１?????——？〇?？学０?小辆?——??丨…丨速度??图２．１教练－学员－车－路构成的闭环系统??驾驶员特性与学员特性不同，驾驶员－车－路构成了?一个闭环系统，如图２．２所??示，驾驶员通过分析道路信息，制定车辆的理想转角和行驶速度，通过操纵车辆??的方向盘、油门、制动踏板完成驾驶任务。该闭环系统反映了驾驶员对道路和车??辆信息的感知、对驾驶任务的决策、对驾驶车辆的执行３个驾驶特性。??—任?？驾驶?ｗ?？?车辆?一ｆＬｉＡ＇?？??图２．２驾驶员－车－路构成的闭环系统??通过上述分析可以发现，学员与驾驶员在对道路和车辆信息的感知、对驾驶??任务的决策、对驾驶车辆的执行３个方面有着相似之处。因此，下面将基于现有??的驾驶员模型结构｜８Ｎ８２］，分析总结驾驶员驾驶特性，进而针对学员特性展开研究。??如图２．３所示，驾驶员模型由感知单元、决策单元、执行单元３个部分构成，??从而完成驾驶任务。其中，感知单元将感知到的道路信息和车辆信息传递给决策??单元；决策单元通过分析道路信息和车辆信息，分析判断是否需要对车辆进行操??作调整，规划期望行驶的轨迹和期望车速，并作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于培训教学的汽车驾驶培训模拟器训练场景内容研究[J]. 孟兴凯,曾诚,蔡凤田. 交通节能与环保. 2019(02)
[2]驾驶模拟技术在汽车智能技术研发中的应用综述[J]. 魏朗,田顺,Chris SCHWARZ,刘晶郁. 公路交通科技. 2017(12)
[3]一种改进的模糊C均值聚类算法簇数量优化研究[J]. 徐叶军. 长春师范大学学报. 2017(10)
[4]基于个体特性的驾驶行为操纵模式建模方法[J]. 肖献强,殷延杰,王家恩. 中国机械工程. 2016(19)
[5]基于贝叶斯网络的机动车驾驶行为状态分析建模[J]. 张良力,祝贺,马天宇. 交通信息与安全. 2014(05)
[6]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[7]智能车辆纵横向反演变结构协调控制[J]. 胡平,郭景华,李琳辉,王荣本. 电机与控制学报. 2011(10)
[8]基于Creator的三维场景优化技术的应用[J]. 陈永华,王德成,陈燕. 微计算机信息. 2007(28)
[9]基于Multigen Creator场景模型的建立[J]. 张曦,王国权,龚国庆. 北京机械工业学院学报. 2006(02)
[10]基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器的研究[J]. 陈定方,李勋祥,李文锋,尹念东. 系统仿真学报. 2005(02)
博士论文
[1]基于熟练驾驶员转向操纵特征的智能汽车仿人转向控制技术研究[D]. 华一丁.江苏大学 2018
[2]人机共享的驾驶员横向辅助系统关键技术研究[D]. 谈东奎.合肥工业大学 2017
[3]人机协同下的车道偏离辅助驾驶关键技术研究[D]. 吴乙万.湖南大学 2013
[4]智能汽车自主循迹控制策略研究[D]. 张琨.哈尔滨工业大学 2013
[5]城市环境下无人驾驶车辆运动控制方法的研究[D]. 赵盼.中国科学技术大学 2012
[6]汽车易驾驶性评价的随机驾驶员模型方法[D]. 白艳.吉林大学 2012
[7]无人驾驶汽车半物理仿真系统的设计[D]. 唐国明.中国科学技术大学 2012
[8]基于自动驾驶系统的车辆纵横向运动综合控制研究[D]. 冀杰.重庆大学 2010
[9]高速汽车车道偏离预警系统的算法研究[D]. 董因平.吉林大学 2004
硕士论文
[1]具有横向主动安全的智能车驾驶员模型[D]. 梁硕.吉林大学 2019
[2]基于人机共驾的车道保持控制系统的研究[D]. 夏文旭.大连理工大学 2019
[3]汽车驾驶培训模拟器训练场景建模及评价[D]. 汪杰.长安大学 2019
[4]基于MPC算法的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制研究[D]. 由智恒.吉林大学 2018
[5]驾驶员特性和实时驾驶能力评估研究[D]. 周孝吉.重庆大学 2018
[6]基于稳定性的驾驶员模型研究[D]. 杨浩.重庆理工大学 2018
[7]两点预瞄驾驶员转向模型研究[D]. 程慧.南京航空航天大学 2016
[8]基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究[D]. 孙银健.北京理工大学 2015
[9]训练型汽车驾驶模拟器关键技术研究[D]. 张弛.华南理工大学 2014
本文编号：3540289
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