基于模型预测的分布式驱动智能车轨迹跟踪研究
发布时间：2022-02-25 04:31
电动化和智能化是汽车未来的发展方向,轨迹跟踪控制是实现智能化的关键技术之一。本文研究课题是:针对分布式驱动电动车,如何通过控制前轮转向和四个车轮的驱动力/制动力实现轨迹跟踪控制,分布式驱动电动智能车具有强耦合、强非线性、过驱动等特点,考虑模型预测控制可以处理多约束多耦合问题,本文基于MPC设计轨迹跟踪控制器。主要内容包括:搭建了Pacejka 5.2轮胎模型描述轮胎的力学特性,通过合理假设建立了七自由度车辆模型,基于非线性车辆模型设计了轨迹跟踪控制器,一方面保证模型的精度,另一方面降低了计算复杂度。根据Carsim建模需求进行了相应的整车和相关子系统实验,并对实验数据进行处理建立了Carsim车辆模型作为控制对象,并在一定工况下将仿真结果与实验进行了对比。将非线性系统通过局部线性化转化为线性系统,基于线性系统推导出了模型预测控制算法,并转化为二次规划问题以便计算机求解。采用非线性车辆模型设计了MPC轨迹跟踪控制器,以前轮转角和四个车轮的轮胎纵向力为控制变量,并对轮胎侧偏角进行了软约束以保证车辆的稳定性。与预瞄驾驶员模型（PDM）在不同车速和附着路面上进行了对比验证控制器的有效性,MPC...
【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】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 轮胎模型研究现状
1.2.2 分布式驱动电动车国内外研究现状
1.2.3 智能车轨迹跟踪控制研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 车辆动力学模型和轮胎模型
2.1 车辆坐标系
2.2 车辆动力学模型
2.3 Pacejka5.2 轮胎模型
2.3.1 建模思路
2.3.2 轮胎模型公式
2.3.3 轮胎模型参数辨识
2.3.4 轮胎力学特性分析
2.4 Carsim车辆模型
2.4.1车辆部分子系统实验
2.4.2 Carsim中整车模型的建立
2.4.3 整车模型验证
2.5 本章小结
第3章 基于MPC的轨迹跟踪控制器
3.1 线性时变模型预测控制
3.2 预测模型设计
3.3 QP问题转化
3.4 MPC轨迹跟踪控制器设计
3.4.1 模型的线性化和离散化
3.4.2 线性时变模型预测控制器的设计
3.4.3 构建约束条件
3.5 仿真及结果分析
3.5.1 高附着路面仿真
3.5.2 低附着路面仿真
第4章 基于MPC和 SMC的轨迹跟踪控制器
4.1 运动控制器
4.1.1 模型预测控制器
4.1.2 滑模控制基本理论
4.1.3 滑模控制器设计
4.2 控制分配器
4.3 仿真及结果分析
4.3.1 高附着路面仿真
4.3.2 低附着路面仿真
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
作者简介及学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于趋近律滑模控制的智能车辆轨迹跟踪研究[J]. 姜立标,吴中伟. 农业机械学报. 2018(03)
[2]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)
[3]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)
[4]新能源电动汽车用轮毂电机关键技术综述[J]. 黄书荣,邢栋,徐伟. 新型工业化. 2015(02)
[5]基于模糊神经网络的智能车辆循迹控制[J]. 张琨,崔胜民,王剑锋. 汽车工程. 2015(01)
[6]轮胎侧偏力学特性的胎压影响分析及预测[J]. 卢荡,郭孔辉. 吉林大学学报(工学版). 2011(04)
[7]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)
[8]四轮独立电驱动越野车辆研究实验平台[J]. 王博,罗禹贡,邹广才,李克强. 清华大学学报（自然科学版）网络.预览. 2009(11)
[9]轮胎侧偏特性的一般理论模型[J]. 郭孔辉. 汽车工程. 1990(03)
博士论文
[1]布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制研究[D]. 陈禹行.吉林大学 2013
[2]复合工况下轮胎稳态模型研究[D]. 许男.吉林大学 2012
[3]轮胎稳态模型研究[D]. 袁忠诚.吉林大学 2006
硕士论文
[1]智能汽车人机协同转向滚动优化控制研究[D]. 宋林桓.吉林大学 2018
[2]轮胎与ESC系统的匹配研究[D]. 杨晓帆.吉林大学 2018
[3]基于滚动优化的车辆自适应巡航控制[D]. 王秋.吉林大学 2017
[4]UniTire和PAC2012轮胎模型稳态侧偏特性对比[D]. 倪媛媛.吉林大学 2016
[5]车辆纵向力与侧向力集成控制研究[D]. 魏强.浙江大学 2015
[6]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
[7]多轮独立电驱动车辆驱动力分层控制策略[D]. 邱斌斌.浙江大学 2015
[8]考虑侧倾影响的轮胎稳态力学特性研究[D]. 杨杰.吉林大学 2012
[9]ESP—汽车电子稳定系统仿真研究[D]. 张长冲.山东大学 2007
[10]基于CarSim的整车动力学建模与操纵稳定性仿真分析[D]. 李志魁.吉林大学 2007
本文编号：3643744
【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】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 轮胎模型研究现状
1.2.2 分布式驱动电动车国内外研究现状
1.2.3 智能车轨迹跟踪控制研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 车辆动力学模型和轮胎模型
2.1 车辆坐标系
2.2 车辆动力学模型
2.3 Pacejka5.2 轮胎模型
2.3.1 建模思路
2.3.2 轮胎模型公式
2.3.3 轮胎模型参数辨识
2.3.4 轮胎力学特性分析
2.4 Carsim车辆模型
2.4.1车辆部分子系统实验
2.4.2 Carsim中整车模型的建立
2.4.3 整车模型验证
2.5 本章小结
第3章 基于MPC的轨迹跟踪控制器
3.1 线性时变模型预测控制
3.2 预测模型设计
3.3 QP问题转化
3.4 MPC轨迹跟踪控制器设计
3.4.1 模型的线性化和离散化
3.4.2 线性时变模型预测控制器的设计
3.4.3 构建约束条件
3.5 仿真及结果分析
3.5.1 高附着路面仿真
3.5.2 低附着路面仿真
第4章 基于MPC和 SMC的轨迹跟踪控制器
4.1 运动控制器
4.1.1 模型预测控制器
4.1.2 滑模控制基本理论
4.1.3 滑模控制器设计
4.2 控制分配器
4.3 仿真及结果分析
4.3.1 高附着路面仿真
4.3.2 低附着路面仿真
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
作者简介及学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于趋近律滑模控制的智能车辆轨迹跟踪研究[J]. 姜立标,吴中伟. 农业机械学报. 2018(03)
[2]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)
[3]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)
[4]新能源电动汽车用轮毂电机关键技术综述[J]. 黄书荣,邢栋,徐伟. 新型工业化. 2015(02)
[5]基于模糊神经网络的智能车辆循迹控制[J]. 张琨,崔胜民,王剑锋. 汽车工程. 2015(01)
[6]轮胎侧偏力学特性的胎压影响分析及预测[J]. 卢荡,郭孔辉. 吉林大学学报(工学版). 2011(04)
[7]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)
[8]四轮独立电驱动越野车辆研究实验平台[J]. 王博,罗禹贡,邹广才,李克强. 清华大学学报（自然科学版）网络.预览. 2009(11)
[9]轮胎侧偏特性的一般理论模型[J]. 郭孔辉. 汽车工程. 1990(03)
博士论文
[1]布式驱动电动汽车直接横摆力矩控制研究[D]. 陈禹行.吉林大学 2013
[2]复合工况下轮胎稳态模型研究[D]. 许男.吉林大学 2012
[3]轮胎稳态模型研究[D]. 袁忠诚.吉林大学 2006
硕士论文
[1]智能汽车人机协同转向滚动优化控制研究[D]. 宋林桓.吉林大学 2018
[2]轮胎与ESC系统的匹配研究[D]. 杨晓帆.吉林大学 2018
[3]基于滚动优化的车辆自适应巡航控制[D]. 王秋.吉林大学 2017
[4]UniTire和PAC2012轮胎模型稳态侧偏特性对比[D]. 倪媛媛.吉林大学 2016
[5]车辆纵向力与侧向力集成控制研究[D]. 魏强.浙江大学 2015
[6]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
[7]多轮独立电驱动车辆驱动力分层控制策略[D]. 邱斌斌.浙江大学 2015
[8]考虑侧倾影响的轮胎稳态力学特性研究[D]. 杨杰.吉林大学 2012
[9]ESP—汽车电子稳定系统仿真研究[D]. 张长冲.山东大学 2007
[10]基于CarSim的整车动力学建模与操纵稳定性仿真分析[D]. 李志魁.吉林大学 2007
本文编号：3643744
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