自动驾驶汽车的轨迹跟踪控制研究
发布时间：2021-08-29 02:20
目前,车辆的安全技术正逐渐向主动安全方向发展,由于在人-车-环境系统中,驾驶员存在较多的不确定因素,所以被认为是造成交通事故的主要原因。自动驾驶汽车可以显著降低甚至避免驾驶员所带来的不利影响,因此能够大幅度改善道路交通安全。自动驾驶的核心技术主要包含三个方面:（1）环境感知。车辆通过各类传感器获取周围的障碍物及环境信息;（2）路径规划及决策。车辆根据获得的周围环境信息,规划出一条最优的行驶路径;（3）轨迹跟踪。车辆利用转向和驱动系统沿着规划的路径安全稳定行驶,涉及车辆的纵向速度跟随和横向的路径控制。稳定准确的轨迹跟踪控制系统是自动驾驶汽车的底层实现目标。本文主要研究如何基于低附着道路完成对自动驾驶汽车的轨迹跟踪控制。针对上述问题,本文首先建立相应的车辆动力学模型以及轮胎模型,然后基于模型预测控制理论对轨迹跟踪控制系统进行设计,并在性时变模型预测控制算法中增加了侧偏角软约束,从而增强了车辆的稳定性,最终实现对车辆的轨迹跟踪控制。根据魔术公式建立轮胎模型,建立包括纵向运动、横向运动、横摆运动和前轮转动的车辆动力学模型,由仿真测试的结果可知,本文建立的动力学模型以及基于魔术公式得到的轮胎模型...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ALV无人车和NavLab无人车20世纪90年代，美国国防部开展了DEMO系列无人车的研究，以便用于军
DEMO无人车
重庆交通大学硕士学位论文图1-3谷歌无人车2010年，大众公司与斯坦福大学共同研发出Shelley智能车，如图1-4所示。该智能车最高车速为190km/h，其控制系统利用精准的定位设备，控制智能车的牵引力，使汽车的动力性能达到最优[6]。图1-4Shelley无人车在欧盟，许多国家也对自动驾驶汽车做了相应的研究，主要成果如下：1995年，德国慕尼黑联邦国防大学研发出VAMT无人车，该车的最大速度为158km/h，可实现自动超车等功能[7]。1997年，帕尔马大学研发出ARGO无人车，如图1-5所示。该无人车以商用CCD为信息采集工具，使用立体视觉系统检测前方障碍物，可以完成各种城市环境行驶路线[8]。2001年，欧盟的十多个企业和研究机构共同开发CyberCars智能车项目，该智能车可实现障碍物检测、自主导航以及轨迹跟踪等功能[9]。2010年，德国科学家推出一款智能自动驾驶汽车。乘客通过手机拨打电话，由车载定位系统将乘客的位置坐标信息发送至车载ECU，从而规划出最优的行驶路径，最后由底层的控制系统控制汽车沿着规划路径达到乘客所在的位置，该过程中乘客可以通过手机实时查看车辆的行驶位置，并且能够得知车辆到达目的地所需要的时间[10]。2014年5月28日，谷歌公司发布自主研发的新概念自动驾驶汽车。与传统汽车不同的是，该自动驾驶汽车取消了制动、加速踏板以及方向盘两大机械机构，4
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人驾驶汽车应用与发展现状分析[J]. 马硕. 汽车与驾驶维修(维修版). 2017(04)
[2]基于运动微分约束的无人车辆纵横向协同规划算法的研究[J]. 姜岩,龚建伟,熊光明,陈慧岩. 自动化学报. 2013(12)
[3]基于航向角和位置偏差控制的驾驶员模型[J]. 陈焕明,郭孔辉. 农业机械学报. 2013(10)
[4]基于“魔术公式”的轮胎动力学仿真分析[J]. 郑香美,高兴旺,赵志忠. 机械与电子. 2012(09)
[5]基于期望横摆角速度的视觉导航智能车辆横向控制[J]. 王家恩,陈无畏,王檀彬,汪明磊,肖灵芝. 机械工程学报. 2012(04)
[6]质心侧偏角对车辆稳定性影响的研究[J]. 张晨晨,夏群生,何乐. 汽车工程. 2011(04)
[7]软约束线性模型预测控制系统的稳定性方法[J]. 李升波,王建强,李克强. 清华大学学报(自然科学版). 2010(11)
[8]车辆自动驾驶系统纵向和横向运动综合控制[J]. 冀杰,李以农,郑玲,赵树恩. 中国公路学报. 2010(05)
[9]智能车辆自适应巡航控制系统建模与仿真[J]. 李以农,冀杰,郑玲,赵树恩. 中国机械工程. 2010(11)
[10]基于纵向力分配的轮边驱动电动汽车稳定性控制[J]. 熊璐,余卓平,姜炜,蒋造云. 同济大学学报(自然科学版). 2010(03)
博士论文
[1]快速模型预测控制的FPGA实现及其应用研究[D]. 许芳.吉林大学 2014
硕士论文
[1]自动驾驶电动汽车的轨迹跟随控制研究[D]. 张金城.长沙理工大学 2017
[2]智能汽车的轨迹跟随控制研究[D]. 明廷友.吉林大学 2016
[3]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
[4]ESP—汽车电子稳定系统仿真研究[D]. 张长冲.山东大学 2007
本文编号：3369701
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ALV无人车和NavLab无人车20世纪90年代，美国国防部开展了DEMO系列无人车的研究，以便用于军
DEMO无人车
重庆交通大学硕士学位论文图1-3谷歌无人车2010年，大众公司与斯坦福大学共同研发出Shelley智能车，如图1-4所示。该智能车最高车速为190km/h，其控制系统利用精准的定位设备，控制智能车的牵引力，使汽车的动力性能达到最优[6]。图1-4Shelley无人车在欧盟，许多国家也对自动驾驶汽车做了相应的研究，主要成果如下：1995年，德国慕尼黑联邦国防大学研发出VAMT无人车，该车的最大速度为158km/h，可实现自动超车等功能[7]。1997年，帕尔马大学研发出ARGO无人车，如图1-5所示。该无人车以商用CCD为信息采集工具，使用立体视觉系统检测前方障碍物，可以完成各种城市环境行驶路线[8]。2001年，欧盟的十多个企业和研究机构共同开发CyberCars智能车项目，该智能车可实现障碍物检测、自主导航以及轨迹跟踪等功能[9]。2010年，德国科学家推出一款智能自动驾驶汽车。乘客通过手机拨打电话，由车载定位系统将乘客的位置坐标信息发送至车载ECU，从而规划出最优的行驶路径，最后由底层的控制系统控制汽车沿着规划路径达到乘客所在的位置，该过程中乘客可以通过手机实时查看车辆的行驶位置，并且能够得知车辆到达目的地所需要的时间[10]。2014年5月28日，谷歌公司发布自主研发的新概念自动驾驶汽车。与传统汽车不同的是，该自动驾驶汽车取消了制动、加速踏板以及方向盘两大机械机构，4
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人驾驶汽车应用与发展现状分析[J]. 马硕. 汽车与驾驶维修(维修版). 2017(04)
[2]基于运动微分约束的无人车辆纵横向协同规划算法的研究[J]. 姜岩,龚建伟,熊光明,陈慧岩. 自动化学报. 2013(12)
[3]基于航向角和位置偏差控制的驾驶员模型[J]. 陈焕明,郭孔辉. 农业机械学报. 2013(10)
[4]基于“魔术公式”的轮胎动力学仿真分析[J]. 郑香美,高兴旺,赵志忠. 机械与电子. 2012(09)
[5]基于期望横摆角速度的视觉导航智能车辆横向控制[J]. 王家恩,陈无畏,王檀彬,汪明磊,肖灵芝. 机械工程学报. 2012(04)
[6]质心侧偏角对车辆稳定性影响的研究[J]. 张晨晨,夏群生,何乐. 汽车工程. 2011(04)
[7]软约束线性模型预测控制系统的稳定性方法[J]. 李升波,王建强,李克强. 清华大学学报(自然科学版). 2010(11)
[8]车辆自动驾驶系统纵向和横向运动综合控制[J]. 冀杰,李以农,郑玲,赵树恩. 中国公路学报. 2010(05)
[9]智能车辆自适应巡航控制系统建模与仿真[J]. 李以农,冀杰,郑玲,赵树恩. 中国机械工程. 2010(11)
[10]基于纵向力分配的轮边驱动电动汽车稳定性控制[J]. 熊璐,余卓平,姜炜,蒋造云. 同济大学学报(自然科学版). 2010(03)
博士论文
[1]快速模型预测控制的FPGA实现及其应用研究[D]. 许芳.吉林大学 2014
硕士论文
[1]自动驾驶电动汽车的轨迹跟随控制研究[D]. 张金城.长沙理工大学 2017
[2]智能汽车的轨迹跟随控制研究[D]. 明廷友.吉林大学 2016
[3]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
[4]ESP—汽车电子稳定系统仿真研究[D]. 张长冲.山东大学 2007
本文编号：3369701
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