基于非线性模型预测控制的智能车自动换道避障研究

发布时间：2024-04-09 22:00

　　自动换道避障控制作为智能辅助驾驶的关键技术之一,尤其对无人驾驶车辆的安全行驶至关重要。本论文围绕这一研究内容分别讨论了“单车换道避障”和“多车协同换道避障”的控制。在具体思路上,首先结合车辆运动学与动力学原理,建立了智能车大地坐标系下的三自由度非线性动力学模型,通过离散化得到用于控制器设计的预测模型;然后针对不同避障场景和换道需求,进行单车避障和多车协同避障的控制系统设计。针对单车自动换道避障控制,本文以方向盘动作平稳性为优化目标,以换道结束时刻车辆横向运动为零、横向位移到达期望换道距离为终端约束,设计了基于模型预测控制的换道避障控制器;在左换道和超车工况下,通过Simulink和Car Sim的联合仿真验证了所提出的自动换道避障控制器的有效性。针对多车交叉换道避障问题,考虑了多车在换道过程中不同位置的碰撞概率,推导了基于纵横向距离的碰撞威胁模型;以减小轨迹跟踪偏差,降低碰撞概率和保证换道平稳性为优化目标,提出了自动换道避障系统的非线性模型预测控制方法;在多车道多场景的换道工况下,对所提出的自动换道避障控制器的有效性进行了验证。本文的两个主要研究内容相互关联、互相补充,从不同侧面反映了...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.2模型预测控制原理示意图

吉林大学硕士学位论文8图1.2模型预测控制原理示意图以上的优化控制问题可以用如下数学表达式进行概括：(())()()minmaxminmaxmin,..(1)((),()),0,1,,1,,0,1,,1,,0,1,,.upppJykustykjfykjukjiNuukjuiNyy....

图2.2智能车超车过程示意图

第2章单车换道避障控制13断减小，有可能有碰撞的危险。高速路上由于有最低行车速度的要求，采取换道避障的形式，是优于紧急制动的。不仅可以避免不必要的危险，也能最大化利用道路输送车辆的能力，避免堵塞。如图，超车过程可以分为左换道、巡航、右换道三种基本操作。划分三者的关键所在就是换道的....

图2.3“自行车模型”示意图

吉林大学硕士学位论文14名字的由来[40]。该模型具有纵向、横向和横摆三个自由度，描述了换道过程中最重要的几个方向的运动特性，具有简单且结果精度高的特点[47]。图2.3“自行车模型”示意图本章中，由于2.1.1节已经假设了单车换道避障过程中，在车辆纵向上速度恒定，则纵横向的强耦....

图2.4车辆坐标系示意图

第2章单车换道避障控制15yxyfyrmV=mV+F+F······························（2.1）zfyfryrI=lFlF···································（2.2）其中，m为汽车质量；yV、xV分别为车辆横向速度....

本文编号：3949699