微缩自主车横向控制及纵向速度自适应控制

发布时间：2020-09-04 21:37

　　 微缩自主车控制系统的研究成果一方面可以应用于辅助驾驶系统,提升驾驶的安全性和舒适性,另一方面能够用于无人驾驶策略的模拟实验,减少实验的前期投入,提升研究过程的安全性。本文主要研究微缩自主车底层控制,包括纵向速度自适应控制和以路径跟踪为目标的横向控制,研究内容如下:(1)结合纵向驱动的标准工作参数建立纵向速度输出模型,为速度控制器固定参数的仿真获取提供实验模型。建立微缩自主车运动学模型,为位姿状态估计和横向控制律设计提供依据。(2)结合单神经元自适应PID设计微缩自主车纵向速度控制器,实现控制器参数自行调节以适应结构参数有差异的不同微缩自主车和不同行驶工况。采用二次型学习算法优化控制增量,减小输出误差。提出单神经元自适应PID与双曲函数结合的非直接型结构,进一步约束控制增量,增强系统对反馈环节的抗干扰性能。通过“开环辨识-控制仿真”的方法获取不同工况下控制器可变参数的初始值,减少参数调节时间,从而提升控制系统的快速性。不同工况下的对比控制实验验证了控制器的自适应能力。(3)安装调试室内超声波定位系统,开发软件程序定期检测、提取和传送定位信息。根据定位数据和定位标签安装的几何位置关系解算微缩自主车的位置和姿态。采用平均延迟时间补偿定位数据的滞后,并结合运动学模型估计微缩自主车实时状态。采用卡尔曼滤波器处理定位数据,提高定位精度。(4)结合路径跟踪算法设计横向控制率控制转向输出。通过直线段的路径跟踪实验确定前视距离的增益系数K。采用向下搜索的方法确定目标点,解决目标点求取不唯一的问题。增加位置误差作为转向角度输出控制依据,减弱定位误差对横向控制的影响。采用换向时定量补偿的方法弱化由于转向机构存在间隙导致转向输出误差的问题。典型路径上的路径跟踪实验表明,本文所采用的方法能够满足系统要求。综上所述,本文完成了微缩自主车的基础控制器的设计,并进行了相关的微缩自主车控制实验,实验结果表明横向和纵向控制器均具有良好的控制效果。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：U463.6;TP273

【参考文献】

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本文编号：2812627