智能车辆车道保持及稳定性控制研究

发布时间：2023-02-14 09:06

　　智能车辆集成各种高新技术,是未来车辆的发展方向,也是对传统车辆行业的技术更新。车道保持系统作为智能车辆核心技术之一,用于控制车辆按期望的车道中心线行驶,减少因疏忽及疲劳驾驶导致车道偏离引发的交通事故。近年来,车道保持控制得到了广泛的研究并取得先进的成果。然而,传统的车道保持控制可以实现车道中心线的精准跟踪,并在一定程度上保持车辆稳定性,但仍不能很好的满足车辆行驶的稳定性需求。为此,本文提出集成后轮转角补偿和车道保持的分层控制策略,从而在精准实现车道保持的同时提高车辆的稳定性。首先,以整车为研究对象,根据车辆动力学及运动学特性推导出二自由度线性车辆模型,并推导出系统状态方程,应用魔术公式轮胎模型描述轮胎特性并进行仿真验证,为后续分层控制奠定基础。其次,针对车道保持系统中的车道跟踪问题,本文基于模型预测控制设计了车道保持控制器作为上层控制器,并结合车道中心线预瞄模型建立了基于车道中心线的二自由度线性模型作为车道保持的预测模型。通过控制车辆的侧向位置偏差最小,对车辆行驶过程中车轮转角和横摆角速度等进行约束,引入了松弛因子,同时考虑到车辆行驶时的稳定性需求,结合约束条件和优化目标函数得到最优前...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外当前研究现状
        1.2.1 智能车辆的研究现状
        1.2.2 车道保持控制的研究现状
        1.2.3 车辆稳定性控制的研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 车辆动力学模型
    2.1 车辆动力学模型
    2.2 轮胎模型
        2.2.1 轮胎坐标系及轮胎动力学特性
        2.2.2 魔术公式轮胎模型
        2.2.3 轮胎模型仿真
    2.3 本章小结
第三章 智能车辆车道保持控制策略—上层控制器
    3.1 模型预测控制介绍
        3.1.1 模型预测控制原理
        3.1.2 模型预测控制特点
    3.2 基于模型预测的车道保持控制器设计
        3.2.1 车道中心线侧向预瞄模型
        3.2.2 车道中心线预测模型
    3.3 车道保持控制器的转化与求解
        3.3.1 预测模型的转化
        3.3.2 车道保持控制器约束条件处理
        3.3.3 车道保持控制器求解
    3.4 仿真实验
        3.4.1 中低速高附着系数双移线工况仿真(?=0.8)
        3.4.2 中低速低附着系数双移线工况仿真(?=0.4)
    3.5 本章小结
第四章 智能车辆车道保持控制策略—下层控制器
    4.1 车辆轮四转向系统特性分析
        4.1.1 车辆低速时转向特性
        4.1.2 车辆高速时转向特性
    4.2 车辆四轮转向控制策略
    4.3 基于最优跟踪控制的后轮转角补偿控制器
        4.3.1 最优跟踪控制原理
        4.3.2 期望横摆角速度的求解
        4.3.3 基于最优跟踪控制的后轮转角补偿控制器设计与求解
    4.4 仿真实验
        4.4.1 车速18km/h,低附着系数双移线工况仿真(?=0.4)
        4.4.2 车速54km/h,低附着系数双移线工况仿真(?=0.4)
    4.5 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3742342