智能汽车人机协同转向滚动优化控制研究

发布时间：2023-02-20 19:54

　　随着汽车控制的发展,关注驾驶员和自动系统协同工作的共享转向控制成为新的研究热点。人类驾驶员与自动系统共享转向控制时,驾驶员和电控系统的关系不再是单纯的决策和执行。控制系统参与决策直接影响了驾驶员的驾驶权限和系统整体的安全。针对前轮线控转向系统解决车道保持或避障问题,共享转向控制在满足驾驶员充足的驾驶权限的同时,安全地完成在道路内的转向任务。当把驾驶员和自动系统看作两个智能体时,如何平衡二者的驾驶权重是本文关注的问题。此外驾驶员和自动系统进行切换控制时,如何实现柔性切换同样是本文的关注点。对此本文进行如下的研究与分析。由于驾驶员和自动系统独立输出然后再将输出混合得到最终控制量的方案比较复杂,并且会造成驾驶员对车辆的反馈感受不佳。本文将人机协同转向问题转化为优化问题,从而直接获得最终前轮转角。首先,将考虑车辆形状的道路安全约束和考虑车辆操纵极限的稳定性安全约束转化为模型预测控制中的约束。然后,将满足驾驶员的转向意图作为模型预测控制中的主要优化目标。通过不同工况的仿真验证了系统保证安全的情况下尽可能保证驾驶员的驾驶意愿。针对如何平衡驾驶员和自动系统的驾驶权重的问题,本文首先从危险程度来分析人...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题国内外研究现状
        1.2.1 人机协作方式的研究现状
        1.2.2 安全区域的研究现状
        1.2.3 驾驶权重确定因素的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 基于模型预测控制的人机协同转向控制
    2.1 引言
    2.2 人机协同转向控制方案
    2.3 车辆系统建模
        2.3.1 车辆动力学模型
        2.3.2 车辆运动学模型
    2.4 安全约束
        2.4.1 道路安全约束
        2.4.2 稳定性安全约束
    2.5 基于MPC的控制器设计
        2.5.1 控制目标分析
        2.5.2 优化问题的数学描述
    2.6 仿真验证与分析
        2.6.1 安全工况下仿真验证与分析
        2.6.2 不同驾驶员类型的对比
        2.6.3 危险工况下仿真验证与分析
        2.6.4 不同道路约束情况下的对比
    2.7 本章小结
第3章 危险程度变权重的人机协同转向方案
    3.1 引言
    3.2 方案设计
        3.2.1 优化问题的数学描述
        3.2.2 模糊规则的设计
    3.3 仿真验证与分析
        3.3.1 安全工况下仿真验证与分析
        3.3.2 危险工况下仿真验证与分析
    3.4 本章小结
第4章 时域变权重的人机协同转向控制研究
    4.1 引言
    4.2 预测时域变权重的人机协同转向控制方案
        4.2.1 优化问题的数学描述
        4.2.2 预测时域变权重的预测轨迹分析
    4.3 人机协同转向的性能评价
    4.4 不同方案的对比与分析
        4.4.1 安全工况下仿真对比及其分析
        4.4.2 危险工况下仿真对比及其分析
    4.5 时域变权重的人机柔性接管
        4.5.1 驾驶员-自动系统柔性接管
        4.5.2 自动系统-驾驶员柔性接管
    4.6 本章小结
第5章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3747215