自动驾驶动态避障局部路径规划及控制研究

发布时间：2021-11-20 22:14

　　动态障碍物存在场景下的自动驾驶车辆局部路径规划,大多仅考虑车辆与障碍物之间的安全距离约束,而忽略了车辆的机动性能极限,这将导致所规划的局部参考路径不能被车辆准确跟踪,控制器的功能也会因此失效。针对这一局限,本文提出了一种新的局部路径规划层及控制器设计思路,实现车辆在动态障碍物存在的场景中的安全行驶。本文主要内容为:1.针对动态障碍物存在的行驶环境,提出基于线性时变模型预测控制理论的局部路径规划。利用单轨车辆动力学模型作为预测模型,考虑车辆前轮转向角、前轮转向角速度、路面附着极限以及轮胎侧偏角约束,预测车辆与障碍物的行驶轨迹,设计合理的避障求解函数,完成车辆避开障碍物且尽量靠近全局参考路径行驶的局部路径规划。2.为保证车辆准确跟踪上层参考局部路径,建立更加精确的双轨车辆动力学模型作为控制器预测模型,根据传感器获取的车辆状态量（车辆纵向速度、车身横摆角、横摆角速度以及车辆位置坐标）,通过模型预测控制理论获取前轮转向角。3.最后将局部路径规划层及控制器进行集成,利用CarSim和Simulink搭建联合仿真平台,实现了弯道和动态障碍物同时存在的复杂场景下自动驾驶车辆的安全避障行驶,验证了本文... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

车辆几何模型

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 = ě ě (1-2)Ohta 等人[11]在路径跟随控制中，通过结合车辆运动学和动力学模型获取自动驾驶车辆的期望横摆角。Bayar 等人[12]考虑光滑路面情境下的车辆运动学模型（如图 1-3），在参考文献[6]的基础上加入前后轮胎侧偏角的影响，具体模型见公式 1-3。另外除了单轨运动学模型外，Snider[13]同时详细介绍了结合阿克曼转向几何的双轨车辆运动学模型。 = ě ě ě = ě ě ě (1-3) = ( )

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 = ě ě (1-2)Ohta 等人[11]在路径跟随控制中，通过结合车辆运动学和动力学模型获取自动驾驶车辆的期望横摆角。Bayar 等人[12]考虑光滑路面情境下的车辆运动学模型（如图 1-3），在参考文献[6]的基础上加入前后轮胎侧偏角的影响，具体模型见公式 1-3。另外除了单轨运动学模型外，Snider[13]同时详细介绍了结合阿克曼转向几何的双轨车辆运动学模型。 = ě ě ě = ě ě ě (1-3) = ( )

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多点预瞄最优控制的智能车辆路径跟踪[J]. 黄海洋,张建,王宇,王御,刘金波.  汽车技术. 2018(10)
[2]基于Stanley算法的自适应最优预瞄模型研究[J]. 靳欣宇,张军,刘元盛,王庆闪.  计算机工程. 2018(07)
[3]智能车运动控制算法仿真与验证[J]. 李少伟,程辉,王胜正.  电子测量技术. 2018(03)
[4]无人车运动规划算法综述[J]. 余卓平,李奕姗,熊璐.  同济大学学报(自然科学版). 2017(08)
[5]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)
[6]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)
[7]无人驾驶车辆局部路径规划的时间一致性与鲁棒性研究[J]. 姜岩,王琦,龚建伟,陈慧岩.  自动化学报. 2015(03)
[8]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)
[9]自动转向滑模变结构控制参数选取方法[J]. 赵熙俊,刘海鸥,熊光明,龚建伟,陈慧岩.  北京理工大学学报. 2011(10)
[10]智能车辆路径跟踪横向控制方法的研究[J]. 赵熙俊,陈慧岩.  汽车工程. 2011(05)



本文编号：3508176