无人驾驶汽车路径跟踪控制研究

发布时间：2020-05-29 16:42

【摘要】：日益增多的汽车产量,随之带来的主要问题有交通拥堵、能源消耗以及汽车安全性问题。由于无人驾驶汽车完全排除了人为因素的干扰,所以可以极大的解决交通安全等问题,而稳定可靠的路径跟踪系统是无人驾驶汽车实现产业化的必要条件,因此本文针对无人驾驶汽车路径跟踪控制问题展开了深入的研究,主要完成了以下工作:(1)介绍了本课题无人驾驶汽车实验平台力帆620整车系统架构,对配备的车载传感器的工作原理以及技术参数进行了详细的说明,对车辆整个底盘系统进行了改装设计,实现了底层各个执行模块的自动控制,为后续实车实验研究奠定了硬件基础。(2)研究了一种车辆纵向系统控制策略,采用分层的思想进行设计,速度控制上位控制器采用可靠实用的PID控制,其中下位控制器油门与制动控制利用逆向纵向模型进行分析推算得到控制量。同时为了保证智能车辆在加减速时的平稳性与舒适性,设计了油门/制动切换规则避免车辆在实际行驶过程中两者之间的频繁切换,并通过PreScan与Simulink联合仿真验证了纵向控制系统算法的有效性与鲁棒性。(3)研究了基于改进Pure Pursuit跟踪算法的仿驾驶员模型路径跟踪横向控制系统,系统由基于预瞄横向误差的控制系统和目标航向角反馈控制系统两部分组成。预瞄横向误差根据车辆-道路之间的运动学关系来确定;而反馈控制系统则采用仿驾驶员模型的PID控制器来实现闭环控制,通过联合仿真实验,验证了本文算法在不同工况下都能很好的跟踪上目标轨迹,并且具有较高的跟踪精度,为后续将算法移植到实车环境奠定了基础。(4)在基于模型开发的Simulink自动代码生成系统平台下编写了整车底层各个执行模块的控制程序;在Linux操作系统下使用C++语言以Qt为开发平台编写了上位机软件,并对软件界面各个组成部分进行了详细的功能说明;基于Visual Studio2010软件平台开发了GPS坐标系转换上位机软件。最后为了验证本文路径跟踪算法的有效性,选择了包含典型工况的路段进行了实车实验,实验结果表明所提出的横纵向控制系统具有较好的控制效果,能够满足无人驾驶汽车路径跟踪控制的要求。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】

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本文编号：2687209