【摘要】：隨著人們對汽車智能化要求的不斷提高,無人駕駛汽車作為智能駕駛的核心成為了最為關(guān)注的技術(shù)。而車道變換是無人駕駛中最常見的行為,很大程度上影響道路的流通性,快速而安全的換道操作對減少交通事故具有極強的現(xiàn)實應用意義。本文以無人駕駛汽車為研究對象,針對換道工況下的路徑規(guī)劃和軌跡跟蹤進行了研究,設(shè)計出一種簡單有效的路徑規(guī)劃方法和軌跡跟蹤控制器,以優(yōu)化跟蹤效果和降低控制器在線計算量。同時探討了考慮側(cè)傾運動時的軌跡跟蹤效果。主要的研究內(nèi)容包括以下四個方面：(1)針對行駛時需要換道的不同工況,設(shè)計了綜合的換道策略。給出前后車換道時不發(fā)生碰撞的換道安全車距,再利用多項式設(shè)計出汽車在沒有障礙物和有障礙物兩種工況下的換道路徑。(2)建立無人駕駛汽車的運動學模型、三自由度整車動力學模型和魔術(shù)輪胎模型,搭建Simulink模型并與CarSim模型進行聯(lián)合仿真,仿真結(jié)果表明Simulink數(shù)學模型和CarSim模型具有相近的動力學特性。(3)將非線性汽車動力學系統(tǒng)進行線性化處理,設(shè)定約束條件和優(yōu)化目標函數(shù),在此基礎(chǔ)上設(shè)計基于Laguerre函數(shù)的模型預測器和基于Legendre函數(shù)的模型預測器以跟蹤換道軌跡,并運用Simulink和CarSim進行聯(lián)合仿真,仿真結(jié)果表明基于Legendre函數(shù)的模型預測控制器對路面附著系數(shù)具有魯棒性,同時還具有降低汽車動力學參數(shù)波動和在線計算量的優(yōu)點。(4)建立了包含側(cè)傾的四自由度整車動力學模型,設(shè)計了基于Legendre函數(shù)的模型預測控制器,并運用Simulink和CarSim對模型預測控制系統(tǒng)進行聯(lián)合仿真,仿真結(jié)果表明考慮側(cè)傾的無人駕駛系統(tǒng)跟蹤效果更好,同時系統(tǒng)響應速度也更快。
[Abstract]:With the increasing demand for intelligent automobile, driverless vehicle as the core of intelligent driving has become the most concerned technology. Lane change is the most common behavior in driverless traffic, which largely affects the flow of roads. Rapid and safe operation of changing lanes has a strong practical significance in reducing traffic accidents. In this paper, a simple and effective path planning method and a trajectory tracking controller are designed to study the path planning and trajectory tracking of driverless vehicles. In order to optimize the tracking effect and reduce the on-line calculation of the controller. At the same time, the track tracking effect considering the roll motion is discussed. The main research contents include the following four aspects: (1) according to the different driving conditions, a comprehensive changing strategy is designed. In this paper, the safe distance between the front and rear vehicles without collision is given, and then the path of the vehicle is designed by polynomial. (2) the kinematics model of the driverless vehicle is established, and the path of the vehicle is designed under the condition of no obstacle and no obstacle. (2) the kinematics model of the driverless vehicle is established. The three-degree-of-freedom vehicle dynamics model and the magic tire model are built, the Simulink model is built and the CarSim model is simulated jointly. The simulation results show that the Simulink mathematical model and the CarSim model have similar dynamic characteristics. (3) the nonlinear vehicle dynamics system is linearized, the constraint conditions are set and the objective function is optimized. On this basis, a model predictor based on Laguerre function and a model predictor based on Legendre function are designed to track the track change, and Simulink and CarSim are used for joint simulation. The simulation results show that the model predictive controller based on Legendre function is robust to the road adhesion coefficient. At the same time, it has the advantages of reducing the fluctuation of vehicle dynamics parameters and the amount of calculation on line. (4) A four-degree-of-freedom vehicle dynamics model including roll is established, and a model predictive controller based on Legendre function is designed. The model predictive control system is simulated by Simulink and CarSim. The simulation results show that the driverless system with roll tilting has better tracking effect and faster response speed.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.6

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4 袁盛s

本文編號：2355998