无人车跟驰行驶的领航跟随策略和控制方法研究
发布时间：2021-10-26 18:33
作为无人车协同行驶的基本行为之一,车辆跟驰具有重要的研究意义。本文对无人车辆在道路上的跟驰行驶控制进行了研究。为了保证车辆行驶过程中的前向和侧向行车安全,需要对车辆的跟驰策略进行研究;为了保证后车跟驰的稳定性和准确性,需要对后车的横纵向控制进行研究,并且要考虑到道路环境中的干扰因素;为了验证跟驰控制方法的有效性,需要建立无人车辆行驶与转向的动力学模型。针对以上问题,本文进行了如下研究工作:首先,本文提出了一种基于虚拟领航者的领航跟随策略。该策略不仅在时间距离和空间距离上保证了后车与前车的安全,同时,也能使后车的期望路径与前车保持一致,保证了跟驰的侧向安全。跟驰策略的提出,将两车的跟驰问题转变为后车的动态路径跟踪问题。其次,本文对后车跟踪期望路径的过程进行分析,建立了跟驰误差模型,分别设计了后车运动的横纵向PID控制律,并进行仿真验证,在理想工况下实现了后车对前车的良好跟驰。考虑车辆行驶中的复杂环境,本文在跟驰仿真中加入白噪声作为后车行驶过程中的干扰,验证PID控制器作用下后车的跟驰效果。接着,针对PID控制器抗干扰能力不足的问题,本文基于滑模变结构控制方法对后车的横纵向运动分别设计控制...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一车辆自体参考系示意图
择??Ｘ??图２－２车辆自体参考系示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｓｅｌｆ－ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ??车辆自体参考系中，车辆的运动参数包括：４为车辆行驶速度在车辆正前方的??分量，其值为：４?＝?Ｋ；?Ｋｓ为车辆由于转向引起的侧向位移速度；６Ｊ为车辆转向时??的横摆角速度，以逆时针为正方向。??车辆自体参考系中的运动参数和地面参考系中的运动参数之间的关系可用下??式描述：??８??
??阿克曼转向要求每个转向轮侧切面的中垂线和非转向轮侧切面中垂线经延长??可以交汇于同一点，即旋转中心，如图２－３?（ａ）所示。阿克曼转向可以近似为中性转??向［３７］，其横摆运动轴心即车辆的中心，因此，阿克曼转向几何可以等效成二自由度??车辆运动几何，如图２－３?（ｂ）所示。??ｖＡ?ｔｖ???Ｌ．，??■?（ｋ、、?矣：，??、、?、?Ｎ，??丄…二』——Ｉ、??（ａ）阿克曼转向原理?（ｂ）阿克曼转向几何的等效??图２－３阿克曼转向几何??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ａｃｋｅｒｍａｎｎ?ｓｔｅｅｒｉｎｇ?ｇｅｏｍｅｔｒｙ??在车辆的二自由度转向模型中：％是后轮径向的线速度，０是前轮的偏角，取??向左偏为正。??ｆＶＦ?＝?Ｖ??Ｋｓ?＝?ＶｔａｎＢ／２?（２－３）??（ｃｏ?＝?Ｖｔａｎｄ／２Ｌ??其中，Ｌ为车辆轴距的一半。??综合以上
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能驾驶汽车纵向运动控制研究综述[J]. 罗玉峰,钟陈志鹏,陈齐平,魏佳成,苏校. 汽车实用技术. 2018(22)
[2]无人驾驶汽车RBF神经网络滑模横向控制策略[J]. 贺伊琳,马建,赵丹,刘晓东,张一西,张凯. 长安大学学报(自然科学版). 2018(05)
[3]多机器人编队控制研究进展[J]. 贾永楠,李擎. 工程科学学报. 2018(08)
[4]世界智能交通进展与趋势[J]. 冉斌. 中国公路. 2018(14)
[5]车辆无人编队控制系统技术与应用分析[J]. 郭宏达,李永乐,娄静涛. 军事交通学院学报. 2018(06)
[6]智能汽车横向控制方法研究综述[J]. 陈慧岩,陈舒平,龚建伟. 兵工学报. 2017(06)
[7]转向系统传递函数的研究及理想传动比获取[J]. 程准,鲁植雄,龚佳慧,刁秀永. 浙江大学学报(工学版). 2016(07)
[8]智能车辆运动控制研究综述[J]. 郭景华,李克强,罗禹贡. 汽车安全与节能学报. 2016(02)
[9]车辆全速巡航系统的干扰解耦鲁棒控制[J]. 宾洋,李克强,冯能莲. 中国科学（E辑:技术科学）. 2009(12)
[10]新型汽车主动避撞安全距离模型[J]. 侯德藻,刘刚,高锋,李克强,连小珉. 汽车工程. 2005(02)
硕士论文
[1]基于领航跟随法的无人车跟随控制方法研究[D]. 张立威.北京交通大学 2018
[2]无模型自适应控制在无人驾驶汽车中的应用[D]. 田涛涛.北京交通大学 2017
[3]电动助力转向系统建模与仿真分析[D]. 程述亮.重庆大学 2016
[4]基于鲁棒自适应控制的车辆领航编队控制方法研究[D]. 韩璐.北京交通大学 2015
[5]汽车电控液压助力转向系统的动力学分析与仿真[D]. 惠晓丹.重庆交通大学 2010
[6]智能化控制参数整定方法研究[D]. 林美娜.中国石油大学 2007
[7]汽车行驶车间纵向距离自适应控制系统的研究[D]. 宾洋.重庆大学 2002
本文编号：3459999
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一车辆自体参考系示意图
择??Ｘ??图２－２车辆自体参考系示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖｅｈｉｃｌｅ?ｓｅｌｆ－ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｓｙｓｔｅｍ??车辆自体参考系中，车辆的运动参数包括：４为车辆行驶速度在车辆正前方的??分量，其值为：４?＝?Ｋ；?Ｋｓ为车辆由于转向引起的侧向位移速度；６Ｊ为车辆转向时??的横摆角速度，以逆时针为正方向。??车辆自体参考系中的运动参数和地面参考系中的运动参数之间的关系可用下??式描述：??８??
??阿克曼转向要求每个转向轮侧切面的中垂线和非转向轮侧切面中垂线经延长??可以交汇于同一点，即旋转中心，如图２－３?（ａ）所示。阿克曼转向可以近似为中性转??向［３７］，其横摆运动轴心即车辆的中心，因此，阿克曼转向几何可以等效成二自由度??车辆运动几何，如图２－３?（ｂ）所示。??ｖＡ?ｔｖ???Ｌ．，??■?（ｋ、、?矣：，??、、?、?Ｎ，??丄…二』——Ｉ、??（ａ）阿克曼转向原理?（ｂ）阿克曼转向几何的等效??图２－３阿克曼转向几何??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ａｃｋｅｒｍａｎｎ?ｓｔｅｅｒｉｎｇ?ｇｅｏｍｅｔｒｙ??在车辆的二自由度转向模型中：％是后轮径向的线速度，０是前轮的偏角，取??向左偏为正。??ｆＶＦ?＝?Ｖ??Ｋｓ?＝?ＶｔａｎＢ／２?（２－３）??（ｃｏ?＝?Ｖｔａｎｄ／２Ｌ??其中，Ｌ为车辆轴距的一半。??综合以上
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能驾驶汽车纵向运动控制研究综述[J]. 罗玉峰,钟陈志鹏,陈齐平,魏佳成,苏校. 汽车实用技术. 2018(22)
[2]无人驾驶汽车RBF神经网络滑模横向控制策略[J]. 贺伊琳,马建,赵丹,刘晓东,张一西,张凯. 长安大学学报(自然科学版). 2018(05)
[3]多机器人编队控制研究进展[J]. 贾永楠,李擎. 工程科学学报. 2018(08)
[4]世界智能交通进展与趋势[J]. 冉斌. 中国公路. 2018(14)
[5]车辆无人编队控制系统技术与应用分析[J]. 郭宏达,李永乐,娄静涛. 军事交通学院学报. 2018(06)
[6]智能汽车横向控制方法研究综述[J]. 陈慧岩,陈舒平,龚建伟. 兵工学报. 2017(06)
[7]转向系统传递函数的研究及理想传动比获取[J]. 程准,鲁植雄,龚佳慧,刁秀永. 浙江大学学报(工学版). 2016(07)
[8]智能车辆运动控制研究综述[J]. 郭景华,李克强,罗禹贡. 汽车安全与节能学报. 2016(02)
[9]车辆全速巡航系统的干扰解耦鲁棒控制[J]. 宾洋,李克强,冯能莲. 中国科学（E辑:技术科学）. 2009(12)
[10]新型汽车主动避撞安全距离模型[J]. 侯德藻,刘刚,高锋,李克强,连小珉. 汽车工程. 2005(02)
硕士论文
[1]基于领航跟随法的无人车跟随控制方法研究[D]. 张立威.北京交通大学 2018
[2]无模型自适应控制在无人驾驶汽车中的应用[D]. 田涛涛.北京交通大学 2017
[3]电动助力转向系统建模与仿真分析[D]. 程述亮.重庆大学 2016
[4]基于鲁棒自适应控制的车辆领航编队控制方法研究[D]. 韩璐.北京交通大学 2015
[5]汽车电控液压助力转向系统的动力学分析与仿真[D]. 惠晓丹.重庆交通大学 2010
[6]智能化控制参数整定方法研究[D]. 林美娜.中国石油大学 2007
[7]汽车行驶车间纵向距离自适应控制系统的研究[D]. 宾洋.重庆大学 2002
本文编号：3459999
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