基于随机模型预测控制的驾驶员行为建模

发布时间：2021-10-10 11:55

　　随着汽车行驶环境复杂程度的不断提高以及人们对汽车的需求日益增多，研发更加安全、环保、舒适、智能的汽车及车载控制系统越来越受到关注，如防抱死制动系统、车身电子稳定控制系统、主动转向控制系统、自适应巡航控制系统、自主泊车辅助系统等。通常，对这些车载控制系统的性能评价需要考虑驾驶员操纵车辆的行为特性，从人-车-路闭环的角度进行分析。目前，主要是通过在原理样机、实验车辆或在高性能的仿真器上完成，这些实验相对耗时且代价昂贵。另一种可选的方法是建立合适的驾驶员行为模型，从计算机仿真的角度代替真实的驾驶员，取代昂贵、耗时的实车实验，从而大大缩短车载控制系统的研发周期。因此，如何建立符合驾驶员行为特性的数学模型成为研究的核心问题。本论文的主要内容是对驾驶员操纵车辆的转向和跟车行为及技能进行数学建模，基于随机模型预测控制方法，重在探讨具有随机特性及滚动优化思想的驾驶员行为建模框架，提出若干驾驶员行为建模方法，以此模拟多样的驾驶特性和风格。利用车辆动力学仿真软件veDYNA、红旗HQ430实车测试数据及NGSIM数据（美国高速公路管理局The Next Generation Simulation计划），通... 

【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】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
前言
摘要
Abstract
目录
插图目录
表格目录
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 驾驶员行为建模的研究现状
        1.2.1 基于传递函数的驾驶员行为建模
        1.2.2 基于最优控制的驾驶员行为建模
        1.2.3 基于数据的驾驶员行为建模
        1.2.4 基于模型预测控制的驾驶员行为建模
    1.3 本文的研究内容
第2章 基于参数不确定车辆动态内模的驾驶员转向行为建模
    2.1 引言
    2.2 驾驶员转向行为模型框架
    2.3 驾驶员转向行为模型设计
        2.3.1 感知模块建模
        2.3.2 决策模块建模
        2.3.3 执行模块建模
    2.4 基于仿真数据的模型验证
        2.4.1 驾驶员转向行为模型参数研究
        2.4.2 与 MPC 建模方法的对比研究
    2.5 本章小结
第3章 基于分段仿射车辆动态内模的驾驶员转向技能建模
    3.1 引言
    3.2 驾驶员转向技能模型框架
    3.3 驾驶员转向技能模型设计
        3.3.1 驾驶员感知路面不平度与粗糙度的技能建模
        3.3.2 驾驶员对车辆动力学特性的认知技能建模
        3.3.3 驾驶员预瞄、预测、优化及执行技能建模
    3.4 基于仿真数据的模型验证
        3.4.1 驾驶员转向技能模型参数研究
        3.4.2 驾驶员转向技能模型应用研究
    3.5 本章小结
第4章 基于隐马尔可夫模型的驾驶员纵向跟车行为建模
    4.1 引言
    4.2 隐马尔可夫模型与驾驶员跟车意图关系分析
    4.3 驾驶员跟车行为模型设计
        4.3.1 驾驶意图建模
        4.3.2 驾驶员的预瞄、预测、优化行为建模
    4.4 基于美国 NGSIM 数据的参数辨识和模型验证
        4.4.1 美国 NGSIM 数据介绍及预处理
        4.4.2 基于美国 NGSIM 数据的参数辨识
        4.4.3 驾驶员跟车行为模型验证
    4.5 本章小结
第5章 基于红旗HQ430实车数据验证与FPGA实时实现
    5.1 引言
    5.2 实车数据验证
        5.2.1 转向行为模型的实车数据验证
        5.2.2 转向技能模型的实车数据验证
    5.3 驾驶员转向行为模型的实时实现
        5.3.1 转向行为模型的 FPGA 实时实现
        5.3.2 转向行为模型的实时实验
    5.4 本章小结
第6章 全文总结
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单目视觉测距的车辆自动刹车辅助系统设计[J]. 孙铀.  计算机测量与控制. 2014(07)
[2]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝.  自动化学报. 2013(03)
[3]含不确定性的绳系卫星姿态的鲁棒最优控制[J]. 黄静,刘刚,马广富.  宇航学报. 2012(10)
[4]Driving intention recognition and behaviour prediction based on a double-layer hidden Markov model[J]. Lei HE, Chang-fu ZONG, Chang WANG (State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control, Jilin University, Changchun 130025, China).  Journal of Zhejiang University-Science C（Computers & Electronics）. 2012(03)
[5]不同车头间距下交通流的速度分布[J]. 王祺,李力,胡坚明,邹斌.  清华大学学报(自然科学版). 2011(03)
[6]Sobel-Hough检测方法在机器视觉倒车辅助系统的应用研究[J]. 陈烁华,冯桑,余刚,康林权.  机械设计与制造. 2011(02)
[7]基于最优控制的车辆跟驰模型[J]. 张元元,王晓原,谭德荣,高松.  山东理工大学学报(自然科学版). 2011(01)
[8]A new car-following model yielding log-normal type headways distributions[J]. 李力,王法,姜锐,胡坚明,吉岩.  Chinese Physics B. 2010(02)
[9]一种基于无线CCD的汽车倒车辅助系统[J]. 陶志文,李斌.  微计算机信息. 2009(08)
[10]最优控制理论及其在电力系统中的应用[J]. 潘君炜,王印松.  仪器仪表用户. 2007(06)

博士论文
[1]汽车易驾驶性评价的随机驾驶员模型方法[D]. 白艳.吉林大学 2012



本文编号：3428332