發(fā)布時(shí)間：2020-08-20 17:59

【摘要】：隨著自動(dòng)控制、電子信息等技術(shù)的迅猛發(fā)展以及這些技術(shù)在車(chē)輛上的應(yīng)用愈加廣泛,汽車(chē)正朝著更加智能化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的智能駕駛逐漸成了國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者以及汽車(chē)生產(chǎn)商的研究目標(biāo)。軌跡規(guī)劃與跟蹤控制車(chē)輛智能駕駛中占有著重要的研究地位。其中,軌跡規(guī)劃是整個(gè)智能駕駛過(guò)程中車(chē)輛安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。然而,目前大多數(shù)的軌跡規(guī)劃方法通常忽略了車(chē)輛高速行駛時(shí)的安全要求。而駕駛員模型作為車(chē)輛實(shí)現(xiàn)軌跡跟蹤控制的手段,通常都是將其劃分成橫向模型和縱向模型兩種模型進(jìn)行研究。但是,考慮到車(chē)輛的兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)之間的耦合特性,僅僅考慮單一方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)分別設(shè)計(jì)駕駛員模型會(huì)導(dǎo)致其控制效果產(chǎn)生較大誤差。本文將針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行探討分析。本論文受?chē)?guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFB0101102)“電動(dòng)汽車(chē)智能輔助駕駛技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”的資助,主要包括如下幾個(gè)方面:通過(guò)使用雙曲正切函數(shù)對(duì)車(chē)輛在直線道路上的單變道軌跡進(jìn)行解析表示,然后結(jié)合道路信息以及車(chē)輛自身狀態(tài)信息,考慮到安全駕駛需求,以車(chē)輛轉(zhuǎn)向時(shí)所受到的橫/縱合力的摩擦圓約束為依據(jù),得到軌跡解析式中的各個(gè)參數(shù)的約束域,并根據(jù)駕駛員對(duì)軌跡特性的需求設(shè)計(jì)優(yōu)化函數(shù),進(jìn)而獲得滿足駕駛員特性的最優(yōu)變道軌跡。在駕駛員模型設(shè)計(jì)中,考慮車(chē)輛橫/縱向運(yùn)動(dòng)的耦合特性,建立了車(chē)輛三自由度單軌模型,并結(jié)合道路環(huán)境建立車(chē)輛—道路模型。然后根據(jù)分層控制思想,將控制器分成轉(zhuǎn)向控制器與跟蹤控制器,利用PID控制方法分別設(shè)計(jì)控制器,使車(chē)輛狀態(tài)量跟蹤上各自的期望值。在下層控制器設(shè)計(jì)中,通過(guò)軌跡曲率與車(chē)輛速度與前輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系,得到期望的前輪轉(zhuǎn)角,并利用偽逆法得到車(chē)輛輪胎的橫向力與縱向力,實(shí)現(xiàn)整個(gè)駕駛員模型的設(shè)計(jì)。最后,在Matlab/Simulink中搭建車(chē)輛—道路模型,對(duì)車(chē)輛直線行駛時(shí)的各種工況進(jìn)行仿真設(shè)計(jì),并搭建所設(shè)計(jì)的駕駛員模型,對(duì)不同工況下的駕駛員模型的控制效果進(jìn)行觀察。仿真結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的駕駛員模型可以在車(chē)輛直線行駛的各種工況下對(duì)車(chē)輛的橫/縱向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)一準(zhǔn)確的控制,進(jìn)而說(shuō)明本文對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展具有一定的理論基礎(chǔ)和工程意義。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U491.25
【圖文】：

結(jié)合以上思路，首先觀察道路環(huán)境如圖 2.1:圖 2.1 中將車(chē)輛簡(jiǎn)化成質(zhì)點(diǎn)，考慮到車(chē)輛自身寬度以及其余道路邊界避免最小安全距離，上下兩部分灰色虛線所夾區(qū)域即為車(chē)輛完成變道操作后其在的安全區(qū)域。通過(guò)閱讀相關(guān)駕駛員橫向模型文獻(xiàn)以及自身實(shí)際觀察，車(chē)輛執(zhí)行變道行為軌跡的解析形式表達(dá)方法對(duì)軌跡約束獲取具有參考作用，參考文獻(xiàn)[11]對(duì)表示方法，本次研究中將單變道操作的軌跡通過(guò)雙曲正切函數(shù)進(jìn)行近似表如下：1.通過(guò)調(diào)節(jié)雙曲正切函數(shù)的參數(shù)，可以使其圖像滿足相對(duì)于一點(diǎn)中心對(duì)特點(diǎn)在實(shí)際變道軌跡上同樣存在。2.雙曲正切函數(shù)是可微的，也就是說(shuō)通過(guò)雙曲正切函數(shù)表現(xiàn)出的軌跡滿足駛時(shí)期望軌跡滿足的平滑變化的這一基本的必要條件。3.在以往的文獻(xiàn)中，已經(jīng)有相關(guān)學(xué)者采用雙曲函數(shù)作為期望軌跡的表達(dá)，chnelle, S.等人設(shè)計(jì)駕駛員模型時(shí)，將雙曲正切函數(shù)作為期望軌跡的發(fā)生，該軌跡表達(dá)方式具有足夠的文獻(xiàn)及理論支持。質(zhì)心距上車(chē)道線

縱向行駛方向圖 2.2 道路坐標(biāo)系表示的是車(chē)輛在縱向行駛共 2b 的距離時(shí)其橫向的位移變輛的橫向位移變化量，b 為軌跡的路程參數(shù)，表示車(chē)輛執(zhí)期望距離的1/2，k 為軌跡的橫向位移參數(shù)，表示車(chē)輛執(zhí)行望總位移的1/2，h 為車(chē)輛在大地坐標(biāo)系上的初始橫向位路程，a 為軌跡的平緩度參數(shù)，表示軌跡的平緩程度。的約束求取據(jù)道路環(huán)境安全需要以及車(chē)輛橫向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性需要分別正切函數(shù)的各個(gè)參數(shù)的約束進(jìn)行解析。數(shù)和橫向位移參數(shù)的約束解析首先假設(shè)車(chē)輛執(zhí)行變道操作時(shí)其縱向行駛路程是已知的，過(guò)道路寬度 D，車(chē)輛與邊線的安全距離 dbuff，車(chē)輛自身寬

min max,4 2 2 2 4 2 2 buff buffd dw h D w hk k ··················如此，便得到了軌跡解析式中參數(shù) h、k 的約束域。2.平緩度參數(shù)的約束解析在確定了 h、k 的約束后，整個(gè)曲線參數(shù)僅剩 a 未處理，下面將根據(jù)車(chē)安全約束來(lái)獲得 a 的約束以得到整個(gè)軌跡的約束集。(1)確定a的下限圖 2.3 是雙曲正切函數(shù)tanh( )的一段圖像，若在一段直線路程中完成變，車(chē)輛則需要經(jīng)歷“直行→轉(zhuǎn)向→直行”的狀態(tài)變化，而在這段軌跡的初和結(jié)束階段分別對(duì)應(yīng)著車(chē)的初始狀態(tài)以及結(jié)束狀態(tài)，從軌跡圖像可知，雙函數(shù)在趨于正/負(fù)無(wú)窮時(shí)其值無(wú)限趨近于±1，也就是其斜率接近 0。這在標(biāo)系中，與車(chē)輛執(zhí)行變道操作的路線的初始/結(jié)束狀態(tài)正好吻合，因此，雙曲正切函數(shù)設(shè)計(jì)軌跡時(shí)，需要保證在道路的初始以及末端時(shí)軌跡曲線中正切函數(shù)tanh[ a (x-b) ]的函數(shù)值趨近于±1。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王藝兵，于培仁，王占林;駕駛員模型技術(shù)發(fā)展研究[J];山東紡織工學(xué)院學(xué)報(bào);1994年02期

2 王超;郭孔輝;許男;張琳;劉洋;鄭磊;劉濤;;表征駕駛風(fēng)格和駕駛員能力的駕駛員模型[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2019年01期

3 屈香菊，方振平;駕駛員模型建模精度分析方法研究[J];飛行力學(xué);1996年02期

4 王沛然;常連玉;;基于改進(jìn)駕駛員模型的車(chē)道保持控制模型[J];中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào);2018年07期

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本文編號(hào)：2798271