無(wú)人駕駛車輛換道與超車控制方法研究.pdf

1、本課題研究目標(biāo)是高速行駛狀態(tài)下的無(wú)人駕駛車輛進(jìn)行換道或者超車的軌跡規(guī)劃及跟蹤方法，并通過(guò)半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的控制，研究無(wú)人駕駛車輛轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能。規(guī)劃層研究是無(wú)人駕駛車輛研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題之一，對(duì)該問(wèn)題的深入研究具有十分重要的意義。本文提出一種新型考慮車輛運(yùn)動(dòng)的物理特性的路徑規(guī)劃方法，并設(shè)計(jì)了一種基于模型預(yù)測(cè)控制算法的軌跡跟蹤控制策略，仿真研究驗(yàn)證該方法在高速行駛工況下的有效性；通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制

2、。
　　為研究車輛行駛過(guò)程中的操縱穩(wěn)定性控制問(wèn)題，采用7自由度車輛動(dòng)力學(xué)模型以及魔術(shù)輪胎模型作為預(yù)測(cè)模型，一方面可以對(duì)車輛行駛過(guò)程的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行準(zhǔn)確的描述，滿足控制車輛行駛的要求；另一方面可以減小目標(biāo)工況下控制算法的計(jì)算量，滿足實(shí)際運(yùn)行的實(shí)時(shí)性要求。
　　采用一種優(yōu)化過(guò)的四次貝塞爾曲線為車輛提供高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的路徑規(guī)劃，即滿足幾何上的避撞約束、曲率連續(xù)約束、減小規(guī)劃過(guò)程的運(yùn)算量，同時(shí)通過(guò)設(shè)置與車輛動(dòng)力學(xué)特性相關(guān)的優(yōu)化指標(biāo)可以得

3、到不同行駛風(fēng)格的路徑，滿足相應(yīng)工況需求。
　　基于非線性模型預(yù)測(cè)控制方法，考慮車輛在高速運(yùn)行的非線性特性，改善了模型失配的問(wèn)題。通過(guò)轉(zhuǎn)化為線性時(shí)變模型以及進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃問(wèn)題，減小了計(jì)算量，提高求解效率。通過(guò)合理施加約束，考慮車輛在實(shí)際環(huán)境中的其他約束，增強(qiáng)該車輛行駛的穩(wěn)定性。
　　以無(wú)刷直流電機(jī)作為轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，研究其控制方法，并通過(guò)搭建基于dSPACE的半實(shí)物仿真平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的特性研究，使其滿足無(wú)人駕駛車輛轉(zhuǎn)向系