商用车自动泊车系统轨迹规划和仿真研究
发布时间：2021-04-11 14:28
自动泊车系统,是指将车辆在不进行人工干预的条件下,自动进入泊车位置的系统,是自动驾驶技术的组成部分。自动泊车系统的应用可以大大减少交通事故发生,有助于驾驶安全。一些商用车的行驶区域相对固定,场景比较简单,易于规划,因此便于实现自动泊车。对此,本文以商用车为研究对象,基于商用车泊车场景,设计了其自动泊车系统的轨迹规划和轨迹跟踪方法。首先,自动泊车系统需要一个合理的轨迹规划方法。本文分析了商用车的运动过程,建立了其运动学模型,考虑了商用车单步垂直泊车的影响因素:车位尺寸条件、避障约束条件、停放约束条件、车辆参数约束条件等。在此基础上,使用B样条曲线方法对商用车单步垂直泊车的场景进行轨迹规划,并验证了其对于不同泊车场景的有效性。然后,设计了非时间参考的轨迹跟踪控制方法,降低了车速对轨迹跟踪控制的影响。设计了基于模糊控制、基于滑模控制和基于趋近律的终端滑模控制的轨迹跟踪控制器。进行控制效果的对比,认为基于趋近律的终端滑模控制的轨迹跟踪控制器的控制效果最好。最后,基于此TruckSim软件搭建了商用车的动力学模型,而后通过Matlab/Simulink搭建了轨迹规划模型与轨迹跟踪控制器模型。进行...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
商用车自动
吉林大学硕士学位论文16车辆的左后角顶点D（xD，yD）点：cossin2sincos2DrDrWxxLWyyL（2.17）2.1.3车辆运动学模型验证根据表2.1中的商用车相关参数和商用车运动学模型公式（2.11），在Matlab/Simulik中搭建上文的商用车运动学模型，如图2.6所示。此模型中输入车速和前轮转角，就能够得到下一时刻商用车的位姿信息，为下文商用车泊车系统的轨迹规划提供了基矗图2.6商用车运动学Matlab/Simulink模型为检验车辆运动学模型反映商用车泊车过程的准确程度，对Matlab/Simulink搭建的泊车模型，设定仿真工况：车辆车速-1m/s，等效前轮转角为30°，车辆等效后轴中心点起始坐标（0，0）。其仿真运动轨迹结果如下图2.7所示。
吉林大学硕士学位论文42-20-300-1010203040等效前轮转向角输出值φ/°隶属度-40NBNSZOPSPB1.00.5（c）等效前轮转向角输出值φ隶属度函数图3.4模糊控制器输入量与输出量的隶属度函数3.2.3轨迹跟踪仿真试验根据上文的模糊控制方法，搭建商用车的基于模糊控制的轨迹跟踪控制器，如图3.5所示。然后搭建自动泊车系统的轨迹跟踪模型。如图3.6所示。其主要包括以下几个部分：1.规划轨迹信息。规划轨迹信息中是基于当前泊车场景设计的规划轨迹，商用车的运动学模型当前位置信息输入到规划轨迹信息，能够得出商用车等效后轴中心点的纵向位置误差和车身航向角误差。2.模糊控制器。规划轨迹信息把得出的等效后轴中心点的纵向位置误差和车身航向角误差输入到模糊控制器，通过控制器的推理计算得出等效前轮转角的输出值。3.商用车的运动学模型。通过速度信号和模块控制器输出的等效前轮转向角信息，运动学模型可以计算出车辆的位置信息，并将其反馈到规划轨迹信息中。图3.5基于模糊控制的轨迹跟踪器Matlab/Simulink模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于B样条理论的平行泊车路径规划[J]. 李红,王文军,李克强. 中国公路学报. 2016(09)
[2]基于一种新型趋近律的自适应滑模控制[J]. 周涛. 控制与决策. 2016(07)
[3]基于多传感器多路径规划自动泊车系统仿真及实车验证[J]. 高航,梁华为. 自动化与仪器仪表. 2011(04)
[4]平行泊车的路径规划方法及其仿真研究[J]. 杨妮娜,梁华为,王少平. 电子测量技术. 2011(01)
[5]基于分层变论域模糊控制方法的倒车控制[J]. 杨昔阳,尤飞. 模糊系统与数学. 2010(02)
[6]双向路径规划在垂直自动泊车系统中的仿真研究[J]. 徐津津. 天津汽车. 2008(05)
[7]国产半挂车未来的发展势头[J]. 安坤,徐超彦,华道理. 城市车辆. 2007(08)
[8]基于变论域理论的自动倒车控制[J]. 杨昔阳,尤晴曦,李洪兴. 北京师范大学学报(自然科学版). 2005(04)
[9]非时间参考的移动机器人路径跟踪控制[J]. 王栋耀,马旭东,戴先中. 机器人. 2004(03)
[10]倒车问题的模糊优化控制方案[J]. 于伟,张乃尧,白帆. 机电一体化. 2001(05)
博士论文
[1]自动平行泊车系统转向控制策略的研究[D]. 姜辉.吉林大学 2010
[2]自主泊车系统关键技术研究[D]. 宋金泽.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]车辆垂直泊车系统路径规划与跟踪研究[D]. 尹刚.长安大学 2019
[2]自动泊车系统的路径规划及跟踪[D]. 李韬.哈尔滨工业大学 2017
[3]一汽集团乘用车智能化发展策略研究[D]. 刘璟慧.吉林大学 2016
[4]汽车自动泊车系统的研究与设计[D]. 吴建强.安徽工程大学 2015
[5]基于路径规划的平行泊车系统研究[D]. 侯晓阳.清华大学 2015
[6]基于一种四段式规划路径的自动泊车系统研究[D]. 丁飞.合肥工业大学 2014
[7]基于无模型自适应控制的自动泊车系统[D]. 董航瑞.北京交通大学 2014
[8]辅助泊车系统仿人决策与控制研究[D]. 雷典.吉林大学 2013
[9]智能车辆轨迹规划和控制算法研究[D]. 马川.山东理工大学 2013
[10]四轮转向车辆智能泊车系统[D]. 黄燕.重庆交通大学 2012
本文编号：3131422
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
商用车自动
吉林大学硕士学位论文16车辆的左后角顶点D（xD，yD）点：cossin2sincos2DrDrWxxLWyyL（2.17）2.1.3车辆运动学模型验证根据表2.1中的商用车相关参数和商用车运动学模型公式（2.11），在Matlab/Simulik中搭建上文的商用车运动学模型，如图2.6所示。此模型中输入车速和前轮转角，就能够得到下一时刻商用车的位姿信息，为下文商用车泊车系统的轨迹规划提供了基矗图2.6商用车运动学Matlab/Simulink模型为检验车辆运动学模型反映商用车泊车过程的准确程度，对Matlab/Simulink搭建的泊车模型，设定仿真工况：车辆车速-1m/s，等效前轮转角为30°，车辆等效后轴中心点起始坐标（0，0）。其仿真运动轨迹结果如下图2.7所示。
吉林大学硕士学位论文42-20-300-1010203040等效前轮转向角输出值φ/°隶属度-40NBNSZOPSPB1.00.5（c）等效前轮转向角输出值φ隶属度函数图3.4模糊控制器输入量与输出量的隶属度函数3.2.3轨迹跟踪仿真试验根据上文的模糊控制方法，搭建商用车的基于模糊控制的轨迹跟踪控制器，如图3.5所示。然后搭建自动泊车系统的轨迹跟踪模型。如图3.6所示。其主要包括以下几个部分：1.规划轨迹信息。规划轨迹信息中是基于当前泊车场景设计的规划轨迹，商用车的运动学模型当前位置信息输入到规划轨迹信息，能够得出商用车等效后轴中心点的纵向位置误差和车身航向角误差。2.模糊控制器。规划轨迹信息把得出的等效后轴中心点的纵向位置误差和车身航向角误差输入到模糊控制器，通过控制器的推理计算得出等效前轮转角的输出值。3.商用车的运动学模型。通过速度信号和模块控制器输出的等效前轮转向角信息，运动学模型可以计算出车辆的位置信息，并将其反馈到规划轨迹信息中。图3.5基于模糊控制的轨迹跟踪器Matlab/Simulink模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于B样条理论的平行泊车路径规划[J]. 李红,王文军,李克强. 中国公路学报. 2016(09)
[2]基于一种新型趋近律的自适应滑模控制[J]. 周涛. 控制与决策. 2016(07)
[3]基于多传感器多路径规划自动泊车系统仿真及实车验证[J]. 高航,梁华为. 自动化与仪器仪表. 2011(04)
[4]平行泊车的路径规划方法及其仿真研究[J]. 杨妮娜,梁华为,王少平. 电子测量技术. 2011(01)
[5]基于分层变论域模糊控制方法的倒车控制[J]. 杨昔阳,尤飞. 模糊系统与数学. 2010(02)
[6]双向路径规划在垂直自动泊车系统中的仿真研究[J]. 徐津津. 天津汽车. 2008(05)
[7]国产半挂车未来的发展势头[J]. 安坤,徐超彦,华道理. 城市车辆. 2007(08)
[8]基于变论域理论的自动倒车控制[J]. 杨昔阳,尤晴曦,李洪兴. 北京师范大学学报(自然科学版). 2005(04)
[9]非时间参考的移动机器人路径跟踪控制[J]. 王栋耀,马旭东,戴先中. 机器人. 2004(03)
[10]倒车问题的模糊优化控制方案[J]. 于伟,张乃尧,白帆. 机电一体化. 2001(05)
博士论文
[1]自动平行泊车系统转向控制策略的研究[D]. 姜辉.吉林大学 2010
[2]自主泊车系统关键技术研究[D]. 宋金泽.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]车辆垂直泊车系统路径规划与跟踪研究[D]. 尹刚.长安大学 2019
[2]自动泊车系统的路径规划及跟踪[D]. 李韬.哈尔滨工业大学 2017
[3]一汽集团乘用车智能化发展策略研究[D]. 刘璟慧.吉林大学 2016
[4]汽车自动泊车系统的研究与设计[D]. 吴建强.安徽工程大学 2015
[5]基于路径规划的平行泊车系统研究[D]. 侯晓阳.清华大学 2015
[6]基于一种四段式规划路径的自动泊车系统研究[D]. 丁飞.合肥工业大学 2014
[7]基于无模型自适应控制的自动泊车系统[D]. 董航瑞.北京交通大学 2014
[8]辅助泊车系统仿人决策与控制研究[D]. 雷典.吉林大学 2013
[9]智能车辆轨迹规划和控制算法研究[D]. 马川.山东理工大学 2013
[10]四轮转向车辆智能泊车系统[D]. 黄燕.重庆交通大学 2012
本文编号：3131422
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