基于驾驶状态预测的人机力矩协同转向控制研究
发布时间：2021-03-02 21:13
近年来,传统的车辆面临着向智能化方向转型,其中人机协同技术作为车辆智能化的关键技术被广泛研究。人机协同技术也是车辆实现无人驾驶的必经阶段。人机协同控制需要综合判断驾驶员以及车路状态,通过自动控制系统与驾驶员的协调配合,保证车辆安全行驶以及驾驶员舒适驾驶。其中如何在转向过程中保证安全的基础上减轻驾驶员的驾驶负担以及如何提高人机一致率减少控制系统对驾驶员的干扰是本文的主要研究问题。为了能够让驾驶员有更加真切的驾驶反馈感受,采用力矩交互的方式进行车辆控制,即以力矩作为控制量。同时在设计协同控制器时将驾驶员状态考虑其中,以增强控制器对驾驶员的感知。采用两点预瞄驾驶员模型,建立人-车-路系统状态空间方程用于控制器设计,对所建立的人-车-路状态空间方程模型的有效性进行了验证。并对两点预瞄驾驶员模型在不同参数、不同预瞄距离与不同车速的驾驶特性做出探究。针对如何提高驾驶的安全性并且减轻驾驶员驾驶负担这一问题,提出了基于驾驶状态预测的人机力矩辅助转向控制方案,辅助控制即为驾驶员与控制器按照比例为1比1进行协同控制。采用模型预测控制方法,对未来一段时间的驾驶状态做出预测,以增加人机之间的信息交互,以侧向位...
【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】：73 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 课题国内外研究现状
1.2.1 驾驶员模型的研究现状
1.2.2 先进辅助驾驶的研究现状
1.2.3 人机协同控制研究现状
1.2.4 驾驶权重研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 人-车-路系统模型建立
2.1 引言
2.2 两点预瞄驾驶员模型
2.3 基于几何的视觉感知
2.4 车路模型
2.4.1 车辆动力学模型
2.4.2 车辆运动学模型
2.4.3 转向系统模型
2.5 人-车-路状态空间方程
2.6 模型验证
2.6.1 驾驶员模型分析
2.6.2 模型验证
2.7 本章小结
第3章 驾驶状态预测的人机力矩辅助控制方案
3.1 引言
3.2 基于驾驶状态预测的人机力矩辅助控制方案
3.3 模型预测控制器设计
3.3.1 控制目标分析
3.3.2 优化问题的数学描述
3.4 仿真与分析
3.4.1 驾驶状态预测仿真分析
3.4.2 不同驾驶员参数仿真分析
3.4.3 不同车速与预瞄距离下的仿真分析
3.4.4 不同辅助强度仿真分析
3.5 本章小结
第4章 驾驶状态预测的人机力矩协同控制方案
4.1 引言
4.2 辅助权重变化的控制器力矩协同转向控制方案
4.2.1 基于模糊规则的辅助权重确定
4.2.2 变权重系数仿真分析
4.2.3 不同情况仿真分析
4.3 驾驶员力矩引导的驾驶员协同转向控制方案
4.3.1 基于驾驶负担的引导系数确定
4.3.2 驾驶员引导仿真分析
4.4 驾驶状态预测的人机力矩协同转向控制方案仿真分析
4.5 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
作者简介及研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]先进汽车辅助驾驶系统（ADAS）发展现状及前景[J]. 辛业华. 内燃机与配件. 2019(19)
[2]基于深度学习的虚拟到现实车道保持控制[J]. 杨顺,吴坚,蒋渊德,王国军,刘海贞. 华南理工大学学报(自然科学版). 2019(09)
[3]自动泊车系统路径规划与跟踪控制方法研究[J]. 黄江,魏德奎,秦良艳,李攀,杜军. 汽车技术. 2019(08)
[4]基于模糊控制的车道保持算法设计及仿真[J]. 谭蕊妮,魏巍,吕凤强. 汽车实用技术. 2019(15)
[5]基于BP神经网络的驾驶员制动行为模型研究[J]. 刘志强,王玲,贾海江,倪捷. 机械设计与制造. 2019(06)
[6]Shared Control of Highly Automated Vehicles Using Steer-By-Wire Systems[J]. Chao Huang,Fazel Naghdy,Haiping Du,Hailong Huang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2019(02)
[7]人机共驾智能汽车的控制权切换与安全性综述[J]. 吴超仲,吴浩然,吕能超. 交通运输工程学报. 2018(06)
[8]浅析道路交通安全解决策略[J]. 崔国军. 吉林交通科技. 2009(04)
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]两点预瞄驾驶员转向模型研究[D]. 程慧.南京航空航天大学 2016
本文编号：3059962
【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】：73 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 课题国内外研究现状
1.2.1 驾驶员模型的研究现状
1.2.2 先进辅助驾驶的研究现状
1.2.3 人机协同控制研究现状
1.2.4 驾驶权重研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 人-车-路系统模型建立
2.1 引言
2.2 两点预瞄驾驶员模型
2.3 基于几何的视觉感知
2.4 车路模型
2.4.1 车辆动力学模型
2.4.2 车辆运动学模型
2.4.3 转向系统模型
2.5 人-车-路状态空间方程
2.6 模型验证
2.6.1 驾驶员模型分析
2.6.2 模型验证
2.7 本章小结
第3章 驾驶状态预测的人机力矩辅助控制方案
3.1 引言
3.2 基于驾驶状态预测的人机力矩辅助控制方案
3.3 模型预测控制器设计
3.3.1 控制目标分析
3.3.2 优化问题的数学描述
3.4 仿真与分析
3.4.1 驾驶状态预测仿真分析
3.4.2 不同驾驶员参数仿真分析
3.4.3 不同车速与预瞄距离下的仿真分析
3.4.4 不同辅助强度仿真分析
3.5 本章小结
第4章 驾驶状态预测的人机力矩协同控制方案
4.1 引言
4.2 辅助权重变化的控制器力矩协同转向控制方案
4.2.1 基于模糊规则的辅助权重确定
4.2.2 变权重系数仿真分析
4.2.3 不同情况仿真分析
4.3 驾驶员力矩引导的驾驶员协同转向控制方案
4.3.1 基于驾驶负担的引导系数确定
4.3.2 驾驶员引导仿真分析
4.4 驾驶状态预测的人机力矩协同转向控制方案仿真分析
4.5 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
作者简介及研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]先进汽车辅助驾驶系统（ADAS）发展现状及前景[J]. 辛业华. 内燃机与配件. 2019(19)
[2]基于深度学习的虚拟到现实车道保持控制[J]. 杨顺,吴坚,蒋渊德,王国军,刘海贞. 华南理工大学学报(自然科学版). 2019(09)
[3]自动泊车系统路径规划与跟踪控制方法研究[J]. 黄江,魏德奎,秦良艳,李攀,杜军. 汽车技术. 2019(08)
[4]基于模糊控制的车道保持算法设计及仿真[J]. 谭蕊妮,魏巍,吕凤强. 汽车实用技术. 2019(15)
[5]基于BP神经网络的驾驶员制动行为模型研究[J]. 刘志强,王玲,贾海江,倪捷. 机械设计与制造. 2019(06)
[6]Shared Control of Highly Automated Vehicles Using Steer-By-Wire Systems[J]. Chao Huang,Fazel Naghdy,Haiping Du,Hailong Huang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2019(02)
[7]人机共驾智能汽车的控制权切换与安全性综述[J]. 吴超仲,吴浩然,吕能超. 交通运输工程学报. 2018(06)
[8]浅析道路交通安全解决策略[J]. 崔国军. 吉林交通科技. 2009(04)
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]两点预瞄驾驶员转向模型研究[D]. 程慧.南京航空航天大学 2016
本文编号：3059962
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