智能电动汽车主动循迹与避撞控制研究
发布时间：2020-12-28 11:34
近年来,全球汽车保有量日渐增长,环境污染、能源短缺等问题日益严峻,人们对环境保护、能源消耗、乘员安全提出了更高的要求。得益于传感技术、计算机技术、控制技术的快速发展,汽车目前正在逐步由2级自动驾驶朝着3级自动驾驶发展,最终达到全面自动驾驶的目标。自动驾驶汽车能够减少因驾驶员失误造成的交通事故、减少驾驶负荷、提高道路通行效率、降低车辆排放,成为汽车的未来发展方向。论文以四轮独立驱动电动汽车为平台,研究智能电动汽车的自主循迹及主动避撞控制方法,为智能电动汽车的精确、稳定运动控制奠定理论和技术基础。论文的主要研究内容如下:（1）针对车辆动力学非线性、耦合的特点,为精确描述车辆动力学特性,基于达朗贝尔原理和牛顿第二定律,建立了包含车身运动、车轮运动及非线性轮胎模型的车辆15自由度非线性动力学模型,分析了车辆各向运动及轮胎力之间的耦合制约关系。结合自主循迹的控制要求,对模型进行了一定程度的简化,建立了车辆平面运动8自由度动力学模型。该模型在保证模型精度的前提下,提高了计算效率,为自主循迹与主动避撞控制方法的研究奠定了基础。（2）针对车辆纵向避撞控制问题,采用人工势场理论,建立了风险态势评估预测模...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SAE自动驾驶分级Fig.1.1ThelevelofautonomousvehicledefinedbySAE
向控制[11]。由于汽车是一个复杂、耦合且具有大量非线性特性的系统，加上车辆周围环境复杂多变，使得车辆循迹控制演变为一个非线性时变控制问题。因此，积极地开展车辆自主循迹控制研究，保证车辆在不同工况下都能够稳定、精确地跟踪期望路径，是实现车辆完全自动驾驶的基础条件，有助于加速推进智能网联汽车智能化的进程和产业化应用，对提升道路交通安全也有着重要的意义。1.2 智能车辆发展现状与挑战1.2.1 国外研究现状国外对智能汽车的研究较早，美国从上世纪 60 年代就开始对无人驾驶车辆进行研究，到 80 年代其技术得到高速发展，最初无人驾驶车辆应用于军事车辆上。80 年代美国陆军与国防高级研究计划局(DARPA)进行合作，开展了自主地面车辆(AVL)项目,卡耐基梅隆大学、斯坦福大学、麻省理工学院等一流大学，在 DARPA支持下开始进行无人驾驶车辆的研究[12]。
图 1.4 2005 年 DARPA 越野挑战赛冠军 Stanley 智能汽车Fig.1.4 Stanley-Champion of 2005 DARPA grand challenger2007 年，Urban Challenge 城市挑战赛在美国南加利福尼亚后勤空军基地举全场 96 公里，限时 6 小时完成，主办方还安排了 30 辆有人驾驶的汽车际交通路况，要求参赛队伍能够遵守交通规则，并处理复杂路况。与沙同，城市工况下，智能车辆会遇到更多的动/静态障碍物，对车辆感知和要求更高。最终共有 11 辆智能车参加了 Urban Challenge 比赛，其中 6 辆全部赛程，3 辆在完全无人干预的情况下完成了比赛，来自卡耐基梅隆大s 智能车以 4 小时 10 分 20 秒完成比赛，夺得冠军，其平均时速达到 22.53km雪佛莱 Taheo 改装而成，装备了 8 个 SICK 激光雷达，1 个 Velodyne 64达、2 个 ISF 激光雷达、2 个 IBEO 激光雷达、5 个 ARS 毫米波雷达、1、1 个 GPS/IMU 惯导设备。Boss 的软件系统采用分布式架构，多进程间千兆以太网实现，运动规划模块每秒可估计出 1000 多个候选路径轨迹，通过多传感器信息融合产生动、静态障碍物模型，行为规划模块通过上
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能网联汽车(ICV)技术的发展现状及趋势[J]. 李克强,戴一凡,李升波,边明远. 汽车安全与节能学报. 2017(01)
[2]UniTire统一轮胎模型[J]. 郭孔辉. 机械工程学报. 2016(12)
[3]长安汽车无人驾驶测试成功,自动驾驶渐行渐近[J]. 于永初. 汽车工艺师. 2016(05)
[4]分布式电驱动车辆纵-横-垂向力协同控制[J]. 曹坤,罗禹贡,戴一凡,褚文博,陈龙,李克强. 汽车工程. 2015(09)
[5]Vehicle path tracking by integrated chassis control[J]. Saman Salehpour,Yaghoub Pourasad,Seyyed Hadi Taheri. Journal of Central South University. 2015(04)
[6]自主紧急制动系统避撞策略的研究[J]. 李霖,朱西产,董小飞,马志雄. 汽车工程. 2015(02)
[7]分布式驱动电动汽车转矩自适应驱动防滑控制[J]. 张利鹏,李亮,祁炳楠,宋健,徐海港. 机械工程学报. 2013(14)
[8]电力工业复杂系统模型预测控制——现状与发展[J]. 刘向杰,孔小兵. 中国电机工程学报. 2013(05)
[9]无人驾驶汽车何时上路[J]. 李娜. 科技导报. 2012(34)
[10]车辆纵向速度分相控制[J]. 管欣,崔文锋,贾鑫. 吉林大学学报(工学版). 2013(02)
博士论文
[1]地下矿用铰接车路径跟踪与智能避障控制研究[D]. 窦凤谦.北京科技大学 2018
[2]基于差动转向的分布式直驱电动汽车鲁棒控制方法研究[D]. 景晖.东南大学 2017
[3]线控四轮独立驱动轮毂电机电动汽车稳定性与节能控制研究[D]. 李刚.吉林大学 2013
[4]基于轮胎力最优分配的车辆动力学集成控制研究[D]. 李道飞.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]汽车ESP控制系统建模及仿真研究[D]. 邱磊.重庆大学 2013
本文编号：2943685
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SAE自动驾驶分级Fig.1.1ThelevelofautonomousvehicledefinedbySAE
向控制[11]。由于汽车是一个复杂、耦合且具有大量非线性特性的系统，加上车辆周围环境复杂多变，使得车辆循迹控制演变为一个非线性时变控制问题。因此，积极地开展车辆自主循迹控制研究，保证车辆在不同工况下都能够稳定、精确地跟踪期望路径，是实现车辆完全自动驾驶的基础条件，有助于加速推进智能网联汽车智能化的进程和产业化应用，对提升道路交通安全也有着重要的意义。1.2 智能车辆发展现状与挑战1.2.1 国外研究现状国外对智能汽车的研究较早，美国从上世纪 60 年代就开始对无人驾驶车辆进行研究，到 80 年代其技术得到高速发展，最初无人驾驶车辆应用于军事车辆上。80 年代美国陆军与国防高级研究计划局(DARPA)进行合作，开展了自主地面车辆(AVL)项目,卡耐基梅隆大学、斯坦福大学、麻省理工学院等一流大学，在 DARPA支持下开始进行无人驾驶车辆的研究[12]。
图 1.4 2005 年 DARPA 越野挑战赛冠军 Stanley 智能汽车Fig.1.4 Stanley-Champion of 2005 DARPA grand challenger2007 年，Urban Challenge 城市挑战赛在美国南加利福尼亚后勤空军基地举全场 96 公里，限时 6 小时完成，主办方还安排了 30 辆有人驾驶的汽车际交通路况，要求参赛队伍能够遵守交通规则，并处理复杂路况。与沙同，城市工况下，智能车辆会遇到更多的动/静态障碍物，对车辆感知和要求更高。最终共有 11 辆智能车参加了 Urban Challenge 比赛，其中 6 辆全部赛程，3 辆在完全无人干预的情况下完成了比赛，来自卡耐基梅隆大s 智能车以 4 小时 10 分 20 秒完成比赛，夺得冠军，其平均时速达到 22.53km雪佛莱 Taheo 改装而成，装备了 8 个 SICK 激光雷达，1 个 Velodyne 64达、2 个 ISF 激光雷达、2 个 IBEO 激光雷达、5 个 ARS 毫米波雷达、1、1 个 GPS/IMU 惯导设备。Boss 的软件系统采用分布式架构，多进程间千兆以太网实现，运动规划模块每秒可估计出 1000 多个候选路径轨迹，通过多传感器信息融合产生动、静态障碍物模型，行为规划模块通过上
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能网联汽车(ICV)技术的发展现状及趋势[J]. 李克强,戴一凡,李升波,边明远. 汽车安全与节能学报. 2017(01)
[2]UniTire统一轮胎模型[J]. 郭孔辉. 机械工程学报. 2016(12)
[3]长安汽车无人驾驶测试成功,自动驾驶渐行渐近[J]. 于永初. 汽车工艺师. 2016(05)
[4]分布式电驱动车辆纵-横-垂向力协同控制[J]. 曹坤,罗禹贡,戴一凡,褚文博,陈龙,李克强. 汽车工程. 2015(09)
[5]Vehicle path tracking by integrated chassis control[J]. Saman Salehpour,Yaghoub Pourasad,Seyyed Hadi Taheri. Journal of Central South University. 2015(04)
[6]自主紧急制动系统避撞策略的研究[J]. 李霖,朱西产,董小飞,马志雄. 汽车工程. 2015(02)
[7]分布式驱动电动汽车转矩自适应驱动防滑控制[J]. 张利鹏,李亮,祁炳楠,宋健,徐海港. 机械工程学报. 2013(14)
[8]电力工业复杂系统模型预测控制——现状与发展[J]. 刘向杰,孔小兵. 中国电机工程学报. 2013(05)
[9]无人驾驶汽车何时上路[J]. 李娜. 科技导报. 2012(34)
[10]车辆纵向速度分相控制[J]. 管欣,崔文锋,贾鑫. 吉林大学学报(工学版). 2013(02)
博士论文
[1]地下矿用铰接车路径跟踪与智能避障控制研究[D]. 窦凤谦.北京科技大学 2018
[2]基于差动转向的分布式直驱电动汽车鲁棒控制方法研究[D]. 景晖.东南大学 2017
[3]线控四轮独立驱动轮毂电机电动汽车稳定性与节能控制研究[D]. 李刚.吉林大学 2013
[4]基于轮胎力最优分配的车辆动力学集成控制研究[D]. 李道飞.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]汽车ESP控制系统建模及仿真研究[D]. 邱磊.重庆大学 2013
本文编号：2943685
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