汽车主动换道轨迹规划与跟踪控制研究
发布时间：2022-08-23 11:39
汽车保有量的增加造成道路交通环境日益复杂,汽车驾驶员所承担的驾驶负担日渐沉重,高级辅助驾驶以及智能驾驶可以减少驾驶员的驾驶任务。换道是汽车驾驶中常见但又比较危险的行驶工况,为减少换道过程中驾驶员的决策和操作失误,提升换道安全性能,本文针对主动换道系统的规划与控制策略进行研究。论文首先阐述了汽车主动换道系统的国内外研究现状,并概述了本文的主要研究内容。根据研究需要搭建被控车辆动力学模型和车路位置关系模型,分析了被控车辆与周围交通参与车辆之间的纵向安全距离,为后续的研究奠定了基础。针对等速换道过程中传统换道轨迹规划方法对前方车辆状态变化考虑不足的问题,提出换道动态轨迹规划策略。首先,综合考虑到换道效率和舒适性,基于五次多项式规划出换道参考轨迹;为保证换道过程中的安全性,动态轨迹规划方法基于滚动窗口优化思想,并结合换道稳定性约束、道路边界约束以及受前车影响的位置约束,将动态轨迹规划问题变为滚动优化问题,使重规划换道轨迹适应前车状态的变化。基于滑模控制算法跟踪动态规划的换道轨迹。通过Car Sim/Simulink联合仿真验证了:所提出的换道动态轨迹规划与跟踪控制策略能够在前车状态发生改变的情...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 课题意义
1.2 汽车主动换道国内外研究现状
1.2.1 换道轨迹规划
1.2.2 轨迹跟踪
1.3 课题来源及本文主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 车辆动力学建模与换道安全距离分析
2.1 汽车动力学模型
2.1.1 七自由度汽车模型
2.1.2 轮胎模型
2.1.3 动力学模型简化
2.2 车路位置关系模型
2.3 车辆纵向安全距离建模
2.4 本章小结
第三章 换道动态轨迹规划与跟踪控制研究
3.1 换道参考轨迹生成
3.2 换道动态轨迹规划设计
3.2.1 换道动态轨迹规划函数
3.2.2 目标函数设计
3.2.3 约束条件
3.3 换道轨迹跟踪控制器设计
3.4 仿真分析
3.5 本章小结
第四章 智能汽车自由换道纵横向规划与控制
4.1 换道决策及期望纵向加速度
4.1.1 换道意图分析
4.1.2 换道安全条件判断
4.1.3 换道决策与规划策略
4.2 考虑稳定性的横向轨迹跟踪控制器
4.2.1 预测方程
4.2.2 优化函数及稳定性约束
4.2.3 反馈机制
4.3 仿真分析
4.4 本章小结
第五章 汽车主动换道硬件在环试验
5.1 主动换道硬件在环试验平台简介
5.1.1 硬件在环试验平台的性能要求
5.1.2 硬件在环试验平台简介
5.2 换道动态轨迹规划与跟踪控制硬件在环试验与结果分析
5.3 自由换道纵横向规划与控制硬件在环试验及结果分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 不足与工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于障碍物衍生状态格的智能车避障轨迹规划[J]. 胡延平,田博,陈无畏,张锐陈. 汽车工程. 2019(08)
[2]基于主动转向与差动制动协调的双级预警车道偏离防止预测控制[J]. 魏振亚,王其东,王慧然,陈无畏,梁修天. 汽车工程. 2019(08)
[3]智能汽车换道避障路径规划与跟踪控制研究[J]. 罗鹰,冒兴蜂. 机械设计与制造. 2019(07)
[4]基于线性路径跟踪控制的换道避撞控制策略研究[J]. 刘志强,王一凡,吴雪刚,张春雷,倪捷. 中国公路学报. 2019(06)
[5]基于驾驶人特性的自适应换道预警算法研究[J]. 刘志强,韩静文,倪捷. 汽车工程. 2019(04)
[6]无人车辆轨迹规划与跟踪控制的统一建模方法[J]. 徐杨,陆丽萍,褚端峰,黄子超. 自动化学报. 2019(04)
[7]基于路面识别的汽车稳定系统滑模控制[J]. 王其东,刘伟,陈无畏,汪洪波,黄鹤. 汽车工程. 2018(01)
[8]基于路径优化的A*算法与Dijkstra算法的性能比较[J]. 刘云翔,杜杰,张晴. 现代电子技术. 2017(13)
[9]基于行驶车速的车辆防撞时间预警算法[J]. 刘庆华,邱修林,谢礼猛,王骏骅,方守恩. 农业工程学报. 2017(12)
[10]一类基于轨迹预测的驾驶员方向控制模型[J]. 陈无畏,谈东奎,汪洪波,王家恩,夏光. 机械工程学报. 2016(14)
博士论文
[1]横向辅助驾驶及人机共驾控制策略的研究[D]. 汪选要.合肥工业大学 2017
硕士论文
[1]智能车在复杂环境下的路径规划与跟随控制算法研究[D]. 肖婷.吉林大学 2019
[2]基于模型预测控制的换道辅助系统研究[D]. 王凯.合肥工业大学 2018
[3]无人驾驶车辆的自动转向控制[D]. 余如.吉林大学 2016
[4]基于制动/转向的汽车主动避撞控制系统研究[D]. 黄丽琼.南京航空航天大学 2016
[5]自动驾驶电动汽车避障控制方法研究[D]. 李江湖.东南大学 2015
[6]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
[7]城市道路车辆换道行为特性研究[D]. 王琳.北京交通大学 2014
[8]基于电动转向的车道保持系统[D]. 张海林.清华大学 2012
[9]基于DSPACE的ESP硬件在环仿真实验台的开发[D]. 王玉伟.吉林大学 2011
本文编号：3677696
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 课题意义
1.2 汽车主动换道国内外研究现状
1.2.1 换道轨迹规划
1.2.2 轨迹跟踪
1.3 课题来源及本文主要研究内容
1.4 本章小结
第二章 车辆动力学建模与换道安全距离分析
2.1 汽车动力学模型
2.1.1 七自由度汽车模型
2.1.2 轮胎模型
2.1.3 动力学模型简化
2.2 车路位置关系模型
2.3 车辆纵向安全距离建模
2.4 本章小结
第三章 换道动态轨迹规划与跟踪控制研究
3.1 换道参考轨迹生成
3.2 换道动态轨迹规划设计
3.2.1 换道动态轨迹规划函数
3.2.2 目标函数设计
3.2.3 约束条件
3.3 换道轨迹跟踪控制器设计
3.4 仿真分析
3.5 本章小结
第四章 智能汽车自由换道纵横向规划与控制
4.1 换道决策及期望纵向加速度
4.1.1 换道意图分析
4.1.2 换道安全条件判断
4.1.3 换道决策与规划策略
4.2 考虑稳定性的横向轨迹跟踪控制器
4.2.1 预测方程
4.2.2 优化函数及稳定性约束
4.2.3 反馈机制
4.3 仿真分析
4.4 本章小结
第五章 汽车主动换道硬件在环试验
5.1 主动换道硬件在环试验平台简介
5.1.1 硬件在环试验平台的性能要求
5.1.2 硬件在环试验平台简介
5.2 换道动态轨迹规划与跟踪控制硬件在环试验与结果分析
5.3 自由换道纵横向规划与控制硬件在环试验及结果分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 不足与工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于障碍物衍生状态格的智能车避障轨迹规划[J]. 胡延平,田博,陈无畏,张锐陈. 汽车工程. 2019(08)
[2]基于主动转向与差动制动协调的双级预警车道偏离防止预测控制[J]. 魏振亚,王其东,王慧然,陈无畏,梁修天. 汽车工程. 2019(08)
[3]智能汽车换道避障路径规划与跟踪控制研究[J]. 罗鹰,冒兴蜂. 机械设计与制造. 2019(07)
[4]基于线性路径跟踪控制的换道避撞控制策略研究[J]. 刘志强,王一凡,吴雪刚,张春雷,倪捷. 中国公路学报. 2019(06)
[5]基于驾驶人特性的自适应换道预警算法研究[J]. 刘志强,韩静文,倪捷. 汽车工程. 2019(04)
[6]无人车辆轨迹规划与跟踪控制的统一建模方法[J]. 徐杨,陆丽萍,褚端峰,黄子超. 自动化学报. 2019(04)
[7]基于路面识别的汽车稳定系统滑模控制[J]. 王其东,刘伟,陈无畏,汪洪波,黄鹤. 汽车工程. 2018(01)
[8]基于路径优化的A*算法与Dijkstra算法的性能比较[J]. 刘云翔,杜杰,张晴. 现代电子技术. 2017(13)
[9]基于行驶车速的车辆防撞时间预警算法[J]. 刘庆华,邱修林,谢礼猛,王骏骅,方守恩. 农业工程学报. 2017(12)
[10]一类基于轨迹预测的驾驶员方向控制模型[J]. 陈无畏,谈东奎,汪洪波,王家恩,夏光. 机械工程学报. 2016(14)
博士论文
[1]横向辅助驾驶及人机共驾控制策略的研究[D]. 汪选要.合肥工业大学 2017
硕士论文
[1]智能车在复杂环境下的路径规划与跟随控制算法研究[D]. 肖婷.吉林大学 2019
[2]基于模型预测控制的换道辅助系统研究[D]. 王凯.合肥工业大学 2018
[3]无人驾驶车辆的自动转向控制[D]. 余如.吉林大学 2016
[4]基于制动/转向的汽车主动避撞控制系统研究[D]. 黄丽琼.南京航空航天大学 2016
[5]自动驾驶电动汽车避障控制方法研究[D]. 李江湖.东南大学 2015
[6]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
[7]城市道路车辆换道行为特性研究[D]. 王琳.北京交通大学 2014
[8]基于电动转向的车道保持系统[D]. 张海林.清华大学 2012
[9]基于DSPACE的ESP硬件在环仿真实验台的开发[D]. 王玉伟.吉林大学 2011
本文编号：3677696
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