基于纵横向协调控制的智能车辆路径跟踪研究

发布时间：2023-06-05 01:06

　　智能车辆作为智能交通系统的重要组成之一,是集众多高新技术于一身的新兴智能体,其中,路径跟踪控制是研究智能车辆无人驾驶的基本问题。由于车辆在运动过程中,其纵横向系统具有高度的非线性且相互之间存在复杂的耦合关系,设计稳定、有效的路径跟踪控制系统存在一定的困难。针对这一问题,本文基于分层控制思想,设计了纵横向协调控制的智能车辆路径跟踪系统,本文主要研究内容包括:首先,在分析车辆路径跟踪过程中的受力以及运动状态的基础上,建立了整车7自由度动力学模型及非线性轮胎模型。考虑到车辆动力传动系统的非线性特性对车辆行驶过程中纵向运动控制的影响,基于分块建模思想建立了包括发动机、液力变矩器、自动变速器、以及主减速器等在内的纵向动力传动系统模型。并分析了车辆纵向动力传动特性以及稳态转向特性,为下文分层式路径跟踪控制系统的设计提供了模型基础。其次,基于线性解耦的车辆路径跟踪模型,设计了分层控制系统的上层最优控制器,以跟踪过程中的跟踪性能和行驶性能为指标建立目标函数,通过自适应地调节加权矩阵与纵向车速之间的关系,实时规划出当前时刻的最优车速以及最优前轮转角。在假设下层控制器能稳定跟踪上层最优控制器输出的情况下,...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 智能车辆关键技术
    1.3 智能车辆路径跟踪控制国内外研究现状
        1.3.1 横向运动控制国内外研究现状
        1.3.2 纵向运动控制国内外研究现状
        1.3.3 纵横向协调控制国内外研究现状
    1.4 本文研究内容及方法
第二章 整车动力学模型及仿真研究
    2.1 车辆非线性动力学模型
        2.1.1 坐标系定义及转换
        2.1.2 整车系统动力学分析
        2.1.3 轮胎模型
    2.2 车辆动力传动系统
        2.2.1 车辆动力传动系统总体结构
        2.2.2 动力传动系统模型
    2.3 整车动力学模型仿真验证
        2.3.1 仿真工况设计
        2.3.2 仿真结果分析
    2.4 本章小结
第三章 基于纵横向协调控制的智能车辆上层最优控制器设计
    3.1 引言
    3.2 路径跟踪模型建立
        3.2.1 整车动力学模型简化
        3.2.2 预瞄误差模型
    3.3 路径跟踪最优控制器设计
        3.3.1 线性时变路径跟踪模型
        3.3.2 目标函数选取
        3.3.3 约束条件建立
        3.3.4 加权矩阵选取
        3 3.5 最优控制律求解
    3.4 仿真分析
        3.4.1 预瞄距离选取
        3.4.2 仿真工况
        3.4.3 仿真对比
    3.5 本章小结
第四章 基于纵横向协调控制的智能车辆下层控制器设计
    4.1 基于模糊PD理论的智能车辆纵向控制器设计
        4.1.1 车辆逆纵向动力学模型
        4.1.2 制动/驱动切换策略
        4.1.3 基于模糊PD控制算法的纵向控制系统设计
        4.1.4 仿真分析
    4.2 基于模型非线性部分的模糊转角补偿控制器设计
        4.2.1 输入变量模糊化
        4.2.2 模糊规则制定
        4.2.3 输出变量去模糊化
        4.2.4 仿真分析
    4.3 智能车辆纵横向协调控制策略
        4.3.1 纵横向协调控制框架搭建
        4.3.2 联合仿真的建立
        4.3.3 仿真分析
    4.4 本章小结
第五章 智能车辆路径跟踪控制HiL试验研究
    5.1 HiL测试平台工作原理介绍
    5.2 HiL试验相关系统搭建
        5.2.1 被控对象模型搭建
        5.2.2 基于RCP的控制模型开发
    5.3 HiL台架测试与分析
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
硕士期间参加的科研项目及学术成果
    参加的科研项目
    发表的学术论文
    公开的发明专利



本文编号：3831379