智能网联汽车高速公路自主换道控制研究
发布时间：2021-12-30 14:03
随着车辆工程技术和信息科学技术的不断发展,智能网联汽车成为汽车产业高质量发展突破口,基于车联网的先进驾驶技术将彻底的改变人类的汽车驾驶方式。通过分析智能网联汽车的特点与优势,基于传统换道理论的研究,本文研究了智能网联汽车自主换道控制过程,建立完整的换道控制模型,主要包括智能网联汽车自主换道决策模型、换道轨迹规划模型和自主换道轨迹追踪控制模型。根据现有的研究成果,本文总结了智能网联汽车系统构成和信息交互特点,在此基础上研究了自主换道所需要的数据信息和信息获取途径,建立了智能网联汽车自主换道场景。基于最小安全距离设计了自主换道决策模型,所设计的决策模型分为换道需求的产生、换道安全性判断和换道收益判断三部分,即考虑目标车辆自身的驾驶需求和行驶安全性,同时也考虑目标车辆换道对其他车辆的影响,保证整个交通流的行驶效率。分析对比常用换道轨迹规划方法,根据不同的换道场景,在目标车道上无车和目标车道上有车时分别选取梯形加速度换道轨迹和五次多形式换道轨迹。根据智能网联汽车的特点,设计了换道轨迹规划规则,并以实例分析,建立了换道轨迹函数。针对换道过程中遇到特殊场景的情况进行了决策流程分析,针对目标车道上前...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轮胎模型的纵向动力学仿真模型
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-49-图4-8滑模控制SIMULINK主程序输入模块主要输入理想换道轨迹函数，该程序采用第三章目标车道上有车时所规划的五次多项式换道轨迹函数，该模块输出为理想的横纵向运动轨迹。位置控制模块为位置控制律的控制算法，此处系数k1和k2取0.6，该模块输入信号理想的横纵向运动轨迹和实际的横纵向速度，输出信号为车速和航向角。在姿态控制律设计中，需要对航向角θ进行求导，由于复合函数求导过程过于复杂，本文以线性二阶微分器实现对航向角θ的求导，如式（4-38）所示。微分仿真程序模块是对线性二阶微分器仿真设置，该模块的输入信号为航向角，输出信号为航向角的一阶导数。12221222(())xxxRxntRxyx墪（4-38）其中n(t)为输入信号，1x为对输入信号的跟踪，2x为输入信号导数的估计值，在此次仿真中，1x、2x的初始值均设置为0，系数R取100。010203040506070809001234横向位移/m纵向位移/m理想轨迹轨迹追踪图4-9理想轨迹追踪姿态控制模块主要是对姿态控制率的仿真分析，系数k3=6，30.35，以饱和函数替代切换函数，边界层厚度取0.1。该模块的输入信号为航向角、航向角的
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-52-第5章智能网联汽车自主换道仿真分析本章在前文研究的基础上，应用MATLAB和CARSIM软件，对前文建立的换道轨迹规划模型、控制模型进行仿真，并对仿真数据进行分析，验证所设计模型的正确性和有效性。5.1CARSIM车辆模型建立CARSIM是一款专门研究车辆动力学的仿真软件，软件自带丰富的车辆模型库，用户只需修改特定的车辆参数即可建立满足用户需求的车辆模型，大大简化了车辆模型建立的复杂程度，提高仿真分析的效率。CARSIM不仅自带了预测模型控制器，可进行智能车辆的相关研究分析，还提供了上百个输入变量和输出变量，可以通过与其他软件如MATLAB、ADAMS等进行联合仿真，完成车辆操纵稳定性、动力性、制动性等性能的分析，验证所设计控制规律正确性和有效性。具有使用简单、运算迅速、仿真精确、软件扩展性好等特点，因此被广泛用于车辆控制系统的开发。CARSIM的主界面由前处理部分、数据处理部分、后处理三部分组成，其中前处理部分主要功能为模型参数设置和测试条件设置，建立车辆模型和道路模型，设置仿真条件；数据处理部分主要功能为设置仿真参数和仿真步长、时间，启动计算，此外数据处理部分还是与其他软件联合仿真的接口；后处理部分主要功能为显示3D动画、绘制计算曲线和导出计算数据。图5-1CARSIM主界面
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能车自动换道横向控制策略的研究[J]. 张海伦,汪选要. 机械设计. 2018(04)
[2]基于5次多项式换道模型的高速公路中央分隔带开口长度数值研究[J]. 桂珂捷. 科学技术与工程. 2018(07)
[3]中美智能网联汽车研究综述[J]. 王亚平,张政,郭建明. 小型内燃机与车辆技术. 2017(06)
[4]基于GPS定位数据的高速公路换道特征分析与行为识别[J]. 杨龙海,罗沂,徐洪. 北京交通大学学报. 2017(03)
[5]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)
[6]基于车车通信的车辆并行协同自动换道控制[J]. 杨刚,张东好,李克强,罗禹贡. 公路交通科技. 2017(01)
[7]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)
[8]基于车-车通信的自动换道控制[J]. 向勇,罗禹贡,曹坤,李克强. 公路交通科技. 2016(03)
[9]驾驶人换道决策分析及意图识别算法设计[J]. 丁洁云,党睿娜,王建强,李克强. 清华大学学报(自然科学版). 2015(07)
[10]智能车辆自由换道轨迹规划研究[J]. 杨志刚,戚志锦,黄燕. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(03)
博士论文
[1]高速公路车辆自主性换道行为建模研究[D]. 聂建强.东南大学 2017
[2]基于视觉和雷达的智能车辆自主换道决策机制与控制研究[D]. 朱愿.中国人民解放军军事医学科学院 2014
[3]面向高速公路行车安全预警的车道偏离及换道模型研究[D]. 罗强.华南理工大学 2014
硕士论文
[1]智能网联汽车高速公路自主性换道决策模型研究[D]. 丁婉婷.东南大学 2017
[2]多车辆协同换道与合并控制[D]. 蔡宾宾.大连理工大学 2017
[3]智能车辆自主换道方法的研究[D]. 王政.吉林大学 2016
[4]基于最小安全距离的车辆换道控制研究[D]. 吴杭哲.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3558344
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
轮胎模型的纵向动力学仿真模型
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-49-图4-8滑模控制SIMULINK主程序输入模块主要输入理想换道轨迹函数，该程序采用第三章目标车道上有车时所规划的五次多项式换道轨迹函数，该模块输出为理想的横纵向运动轨迹。位置控制模块为位置控制律的控制算法，此处系数k1和k2取0.6，该模块输入信号理想的横纵向运动轨迹和实际的横纵向速度，输出信号为车速和航向角。在姿态控制律设计中，需要对航向角θ进行求导，由于复合函数求导过程过于复杂，本文以线性二阶微分器实现对航向角θ的求导，如式（4-38）所示。微分仿真程序模块是对线性二阶微分器仿真设置，该模块的输入信号为航向角，输出信号为航向角的一阶导数。12221222(())xxxRxntRxyx墪（4-38）其中n(t)为输入信号，1x为对输入信号的跟踪，2x为输入信号导数的估计值，在此次仿真中，1x、2x的初始值均设置为0，系数R取100。010203040506070809001234横向位移/m纵向位移/m理想轨迹轨迹追踪图4-9理想轨迹追踪姿态控制模块主要是对姿态控制率的仿真分析，系数k3=6，30.35，以饱和函数替代切换函数，边界层厚度取0.1。该模块的输入信号为航向角、航向角的
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-52-第5章智能网联汽车自主换道仿真分析本章在前文研究的基础上，应用MATLAB和CARSIM软件，对前文建立的换道轨迹规划模型、控制模型进行仿真，并对仿真数据进行分析，验证所设计模型的正确性和有效性。5.1CARSIM车辆模型建立CARSIM是一款专门研究车辆动力学的仿真软件，软件自带丰富的车辆模型库，用户只需修改特定的车辆参数即可建立满足用户需求的车辆模型，大大简化了车辆模型建立的复杂程度，提高仿真分析的效率。CARSIM不仅自带了预测模型控制器，可进行智能车辆的相关研究分析，还提供了上百个输入变量和输出变量，可以通过与其他软件如MATLAB、ADAMS等进行联合仿真，完成车辆操纵稳定性、动力性、制动性等性能的分析，验证所设计控制规律正确性和有效性。具有使用简单、运算迅速、仿真精确、软件扩展性好等特点，因此被广泛用于车辆控制系统的开发。CARSIM的主界面由前处理部分、数据处理部分、后处理三部分组成，其中前处理部分主要功能为模型参数设置和测试条件设置，建立车辆模型和道路模型，设置仿真条件；数据处理部分主要功能为设置仿真参数和仿真步长、时间，启动计算，此外数据处理部分还是与其他软件联合仿真的接口；后处理部分主要功能为显示3D动画、绘制计算曲线和导出计算数据。图5-1CARSIM主界面
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能车自动换道横向控制策略的研究[J]. 张海伦,汪选要. 机械设计. 2018(04)
[2]基于5次多项式换道模型的高速公路中央分隔带开口长度数值研究[J]. 桂珂捷. 科学技术与工程. 2018(07)
[3]中美智能网联汽车研究综述[J]. 王亚平,张政,郭建明. 小型内燃机与车辆技术. 2017(06)
[4]基于GPS定位数据的高速公路换道特征分析与行为识别[J]. 杨龙海,罗沂,徐洪. 北京交通大学学报. 2017(03)
[5]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)
[6]基于车车通信的车辆并行协同自动换道控制[J]. 杨刚,张东好,李克强,罗禹贡. 公路交通科技. 2017(01)
[7]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)
[8]基于车-车通信的自动换道控制[J]. 向勇,罗禹贡,曹坤,李克强. 公路交通科技. 2016(03)
[9]驾驶人换道决策分析及意图识别算法设计[J]. 丁洁云,党睿娜,王建强,李克强. 清华大学学报(自然科学版). 2015(07)
[10]智能车辆自由换道轨迹规划研究[J]. 杨志刚,戚志锦,黄燕. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(03)
博士论文
[1]高速公路车辆自主性换道行为建模研究[D]. 聂建强.东南大学 2017
[2]基于视觉和雷达的智能车辆自主换道决策机制与控制研究[D]. 朱愿.中国人民解放军军事医学科学院 2014
[3]面向高速公路行车安全预警的车道偏离及换道模型研究[D]. 罗强.华南理工大学 2014
硕士论文
[1]智能网联汽车高速公路自主性换道决策模型研究[D]. 丁婉婷.东南大学 2017
[2]多车辆协同换道与合并控制[D]. 蔡宾宾.大连理工大学 2017
[3]智能车辆自主换道方法的研究[D]. 王政.吉林大学 2016
[4]基于最小安全距离的车辆换道控制研究[D]. 吴杭哲.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3558344
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