冰雪路面下智能车辆自主换道决策规划与控制研究
发布时间：2022-08-11 13:47
智能汽车本身具备主动的环境感知能力,也是智能交通系统的核心组成部分,通过信息交换实现人-车-环境的紧密结合,从而可以提高行车安全。车辆的换道行为是车辆行驶时最常见的交通行为,也是最容易出现交通事故的场景之一。换道过程发生交通事故的原因很多,其中,驾驶员对空间判断错误导致换道决策失误,是最主要的原因之一;而这种情况能通过自动驾驶消除人为因素,从而避免事故发生,所以在车辆换道过程中消除人为产生的换道安全隐患是研究车辆换道的重点。本文以冰雪路面为行驶条件,对智能汽车自主换道进行研究。冰雪路面下车辆的附着能力大大降低,对于车辆的换道增添了很多安全隐患,因此在冰雪路面条件下车辆自主换道的安全性则是研究重点。本文在传统方法的基础上,根据路面条件的复杂性,提出了一些解决方案,以提高车辆换道时的安全性和稳定性。具体的研究内容包括以下几个方面:（1）建立轮毂驱动电动车辆模型本文以前驱轮毂电机驱动汽车为目标车型,首先建立所研究对象的模型以便对车辆的换道决策、轨迹规划和跟踪控制进行研究。将Carsim中传统内燃机汽车模型进行修改,然后根据魔术公式建立轮胎模型,形成整车动力学模型,最后建立轮毂电机模型,将其与...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 自主换道技术的发展现状
1.2.1 自主换道行为决策
1.2.2 自主换道轨迹规划
1.2.3 自主换道跟踪控制
1.2.4 自主换道目前存在的问题
1.3 本文的主要内容和结构安排
第二章 轮毂电机驱动车辆动力学模型的建立
2.1 整车动力学模型的建立
2.1.1 车辆动力学模型建立
2.1.2 轮胎模型的建立
2.2 轮毂电机模型的建立
2.2.1 轮毂电机数学模型
2.2.2 轮毂电机的矢量控制
2.2.3 轮毂电机模型的有效性验证
2.3 整车动力学模型验证
2.3.1 线性二自由度汽车模型建立
2.3.2 动力学模型验证
2.4 本章小结
第三章 冰雪路面换道决策与轨迹规划算法研究
3.1 冰雪路面换道决策机制
3.1.1 换道行为分析
3.1.2 换道过程研究
3.1.3 换道行为决策
3.2 冰雪路面轨迹规划算法研究
3.2.1 车辆运动规划分析
3.2.2 无障碍车的轨迹规划算法
3.2.3 有障碍车的轨迹规划算法
3.3 冰雪路面换道决策与规划算法仿真分析
3.3.1 换道决策仿真分析
3.3.2 无障碍车的换道仿真分析
3.3.3 有障碍车的换道仿真分析
3.4 本章小结
第四章 冰雪路面自主换道轨迹跟踪控制
4.1 轨迹跟踪控制器控制结构
4.2 上层控制器的设计
4.2.1 模型预测控制原理
4.2.2 预测模型的建立
4.2.3 预测模型线性离散处理
4.2.4 控制过程中约束条件的建立
4.2.5 控制器的优化求解
4.3 下层控制器的设计
4.3.1 模糊控制器的设计
4.3.2 转矩分配策略
4.4 跟踪控制仿真分析
4.4.1 控制器稳定性验证
4.4.2 控制器鲁棒性验证
4.5 本章小结
第五章 冰雪路面自主换道仿真实验验证
5.1 冰雪路面自主换道仿真实验平台搭建
5.2 仿真实验
5.2.1 有无交通环境仿真对比
5.2.2 无障碍车换道工况
5.2.3 有障碍车换道工况
5.3 本章小结
第六章 全文总结和展望
6.1 全文总结
6.2 本文主要创新点
6.3 未来工作展望
参考文献
附录
在读期间公开发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于凸近似的避障原理及无人驾驶车辆路径规划模型预测算法[J]. 韩月起,张凯,宾洋,秦闯,徐云霄,李小川,和林,葛建勇,王天培,刘宏伟. 自动化学报. 2020(01)
[2]基于环境态势评估的智能车自主变道决策机制[J]. 何艳侠,尹慧琳,夏鹏飞. 汽车工程. 2018(09)
[3]融合历史轨迹的智能汽车城市复杂环境多目标检测与跟踪算法[J]. 隗寒冰,陈尧,贾志杰,赖锋. 西安交通大学学报. 2018(10)
[4]基于社会力的驾驶员换道决策行为建模[J]. 杨达,苏刚,吴丹红,熊明强,蒲云. 西南交通大学学报. 2018(04)
[5]基于多点预瞄的自动驾驶汽车轨迹跟踪算法[J]. 罗峰,曾侠. 机电一体化. 2018(06)
[6]浅谈智能汽车与智能交通[J]. 金娇荣. 汽车维护与修理. 2018(11)
[7]基于改进人工势场法的智能车辆超车路径规划研究[J]. 王树凤,张钧鑫,刘宗锋. 汽车技术. 2018(03)
[8]基于5次多项式换道模型的高速公路中央分隔带开口长度数值研究[J]. 桂珂捷. 科学技术与工程. 2018(07)
[9]基于博弈论的人类驾驶与无人驾驶协作换道模型[J]. 薛春铭,谭国真,丁男,刘明剑,杜伟强. 计算机工程. 2017(12)
[10]未知环境下智能汽车轨迹规划滚动窗口优化[J]. 张琳,章新杰,郭孔辉,王超,刘洋,刘涛. 吉林大学学报(工学版). 2018(03)
博士论文
[1]城市道路交叉口机动车运行特性研究[D]. 邢岩.吉林大学 2014
[2]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
硕士论文
[1]轮毂电机电动汽车转向动力学及控制策略研究[D]. 胡涛.武汉理工大学 2018
[2]基于改进MPC的无人车轨迹快速跟踪算法研究与实现[D]. 王明亮.长安大学 2018
[3]自主车辆超车控制方法研究[D]. 任吉伟.大连海事大学 2017
[4]基于改进人工势场法的车道保持系统研究[D]. 刘法勇.合肥工业大学 2017
[5]智能汽车避障危险评估和轨迹规划研究[D]. 江庆坤.吉林大学 2016
[6]间断冰雪路面条件下客车操纵稳定性研究[D]. 张丽丽.吉林大学 2016
[7]极限状态下汽车制动性能控制策略研究[D]. 晋晓玲.天津职业技术师范大学 2016
[8]自动驾驶车辆城区道路环境换道行为决策方法研究[D]. 袁盛玥.北京理工大学 2016
[9]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
[10]轮毂电机驱动车辆差动转向转矩分配策略研究[D]. 汤钧涵.北京理工大学 2015
本文编号：3674770
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 自主换道技术的发展现状
1.2.1 自主换道行为决策
1.2.2 自主换道轨迹规划
1.2.3 自主换道跟踪控制
1.2.4 自主换道目前存在的问题
1.3 本文的主要内容和结构安排
第二章 轮毂电机驱动车辆动力学模型的建立
2.1 整车动力学模型的建立
2.1.1 车辆动力学模型建立
2.1.2 轮胎模型的建立
2.2 轮毂电机模型的建立
2.2.1 轮毂电机数学模型
2.2.2 轮毂电机的矢量控制
2.2.3 轮毂电机模型的有效性验证
2.3 整车动力学模型验证
2.3.1 线性二自由度汽车模型建立
2.3.2 动力学模型验证
2.4 本章小结
第三章 冰雪路面换道决策与轨迹规划算法研究
3.1 冰雪路面换道决策机制
3.1.1 换道行为分析
3.1.2 换道过程研究
3.1.3 换道行为决策
3.2 冰雪路面轨迹规划算法研究
3.2.1 车辆运动规划分析
3.2.2 无障碍车的轨迹规划算法
3.2.3 有障碍车的轨迹规划算法
3.3 冰雪路面换道决策与规划算法仿真分析
3.3.1 换道决策仿真分析
3.3.2 无障碍车的换道仿真分析
3.3.3 有障碍车的换道仿真分析
3.4 本章小结
第四章 冰雪路面自主换道轨迹跟踪控制
4.1 轨迹跟踪控制器控制结构
4.2 上层控制器的设计
4.2.1 模型预测控制原理
4.2.2 预测模型的建立
4.2.3 预测模型线性离散处理
4.2.4 控制过程中约束条件的建立
4.2.5 控制器的优化求解
4.3 下层控制器的设计
4.3.1 模糊控制器的设计
4.3.2 转矩分配策略
4.4 跟踪控制仿真分析
4.4.1 控制器稳定性验证
4.4.2 控制器鲁棒性验证
4.5 本章小结
第五章 冰雪路面自主换道仿真实验验证
5.1 冰雪路面自主换道仿真实验平台搭建
5.2 仿真实验
5.2.1 有无交通环境仿真对比
5.2.2 无障碍车换道工况
5.2.3 有障碍车换道工况
5.3 本章小结
第六章 全文总结和展望
6.1 全文总结
6.2 本文主要创新点
6.3 未来工作展望
参考文献
附录
在读期间公开发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于凸近似的避障原理及无人驾驶车辆路径规划模型预测算法[J]. 韩月起,张凯,宾洋,秦闯,徐云霄,李小川,和林,葛建勇,王天培,刘宏伟. 自动化学报. 2020(01)
[2]基于环境态势评估的智能车自主变道决策机制[J]. 何艳侠,尹慧琳,夏鹏飞. 汽车工程. 2018(09)
[3]融合历史轨迹的智能汽车城市复杂环境多目标检测与跟踪算法[J]. 隗寒冰,陈尧,贾志杰,赖锋. 西安交通大学学报. 2018(10)
[4]基于社会力的驾驶员换道决策行为建模[J]. 杨达,苏刚,吴丹红,熊明强,蒲云. 西南交通大学学报. 2018(04)
[5]基于多点预瞄的自动驾驶汽车轨迹跟踪算法[J]. 罗峰,曾侠. 机电一体化. 2018(06)
[6]浅谈智能汽车与智能交通[J]. 金娇荣. 汽车维护与修理. 2018(11)
[7]基于改进人工势场法的智能车辆超车路径规划研究[J]. 王树凤,张钧鑫,刘宗锋. 汽车技术. 2018(03)
[8]基于5次多项式换道模型的高速公路中央分隔带开口长度数值研究[J]. 桂珂捷. 科学技术与工程. 2018(07)
[9]基于博弈论的人类驾驶与无人驾驶协作换道模型[J]. 薛春铭,谭国真,丁男,刘明剑,杜伟强. 计算机工程. 2017(12)
[10]未知环境下智能汽车轨迹规划滚动窗口优化[J]. 张琳,章新杰,郭孔辉,王超,刘洋,刘涛. 吉林大学学报(工学版). 2018(03)
博士论文
[1]城市道路交叉口机动车运行特性研究[D]. 邢岩.吉林大学 2014
[2]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
硕士论文
[1]轮毂电机电动汽车转向动力学及控制策略研究[D]. 胡涛.武汉理工大学 2018
[2]基于改进MPC的无人车轨迹快速跟踪算法研究与实现[D]. 王明亮.长安大学 2018
[3]自主车辆超车控制方法研究[D]. 任吉伟.大连海事大学 2017
[4]基于改进人工势场法的车道保持系统研究[D]. 刘法勇.合肥工业大学 2017
[5]智能汽车避障危险评估和轨迹规划研究[D]. 江庆坤.吉林大学 2016
[6]间断冰雪路面条件下客车操纵稳定性研究[D]. 张丽丽.吉林大学 2016
[7]极限状态下汽车制动性能控制策略研究[D]. 晋晓玲.天津职业技术师范大学 2016
[8]自动驾驶车辆城区道路环境换道行为决策方法研究[D]. 袁盛玥.北京理工大学 2016
[9]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
[10]轮毂电机驱动车辆差动转向转矩分配策略研究[D]. 汤钧涵.北京理工大学 2015
本文编号：3674770
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/lindaojc/3674770.html
