發(fā)布時間：2019-09-13 12:55

【摘要】：隨著我國汽車保有量的逐年遞增,汽車帶來的社會問題也逐漸凸顯出來。我國每年因發(fā)生交通事故造成的人員傷亡數(shù)量居高不下,而車禍發(fā)生的原因基本上都是由駕駛員誤操作造成的;同時城市交通擁堵狀況、環(huán)境能源問題也亟待解決。研究智能車輛不僅是解決以上問題的有效途徑之一,而且在軍事、工業(yè)、科學等領(lǐng)域都有廣闊的發(fā)展空間和應用前景。本文以智能車輛為研究對象,在汽車系統(tǒng)動力學、群智能算法和控制理論的基礎(chǔ)上針對其中兩個關(guān)鍵技術(shù):局部避障路徑規(guī)劃和橫向運動控制進行了研究。在介紹了智能車輛關(guān)鍵技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀之后,對智能車輛進行了動力學建模研究。建立了七自由度模型和Dugoff輪胎模型組成的整車模型和控制狀態(tài)方程中的二自由度線性模型。針對傳統(tǒng)局部路徑規(guī)劃算法存在路徑不可達、容易陷入局部最優(yōu)、避障模型復雜導致計算量大等問題,提出采用基于細菌覓食算法優(yōu)化的車輛局部避障路徑規(guī)劃方法。為避免傳統(tǒng)路徑規(guī)劃大規(guī)模尋優(yōu)計算等缺陷,采用連續(xù)性樣條插值避障模型,將離散化的路徑問題連續(xù)化處理。為驗證所提算法的優(yōu)勢,進行了細菌覓食算法、粒子群算法、遺傳算法三種優(yōu)化算法仿真對比試驗。試驗表明細菌覓食法具有較強搜索能力以及快速收斂等特點,能夠快速搜索出環(huán)境中的最優(yōu)路徑。針對車輛模型存在高度非線性動態(tài)特性、參數(shù)不確定性以及行駛時受外部干擾較多導致控制精度不高、魯棒性差等問題,采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑�？刂品椒�。在傳統(tǒng)二自由度車輛控制模型狀態(tài)方程的基礎(chǔ)上推導了新的狀態(tài)方程并以此設(shè)計了滑�？刂破�。利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對模型的不精確部分進行了自適應補償,最后通過李雅普諾夫穩(wěn)定性理論推導出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值并證明控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對設(shè)計的控制器在Matlab/Simulink的環(huán)境下進行了建模仿真研究。仿真對算法有效性和魯棒性進行了具體分析。通過和單一滑�？刂破鲗Ρ�,本文采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制方法能夠迅速減少和預期路徑的橫向偏差以及橫擺角速度偏差,證明算法有效性較好;同時驗證了在不同車速、不同載荷和外部干擾狀況下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑�？刂破黥敯粜暂^好。
【圖文】：

的一個重要支撐點。根據(jù)麥肯錫發(fā)布的“展望2025·決定未來經(jīng)濟的12大顛覆技術(shù)”研究報告中，智能汽車排名第六，并預估其在2025年的潛在經(jīng)濟影響為2000億~1.9萬億美元，如圖1.1所示[6]。最后，智能車輛技術(shù)包含各種高新科技，其中涉及機械設(shè)計制造、信息傳輸與處理、智能控制、電子及互聯(lián)網(wǎng)等多個學科的理論與技術(shù)，所涉及也都是各領(lǐng)域內(nèi)的最新研究成果，，它的發(fā)展必將推動其他相關(guān)學科迅猛發(fā)展。綜上所述，研究智能車輛能夠加快我國工業(yè)化和信息化融合，同時也是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇。

c) VIAC d)谷歌智能車圖 1.2 國外幾款智能汽車我國智能車輛的研究起步較晚，開始于二十世紀八十年代。目前，開展這方面工作的主要是大學和科研機構(gòu)，包括國防科技大學、清華大學、重慶大學、湖南大學等。國防科技大學先后研制了CITAVT系列車型以及紅旗HQ3無人車。CITAVT-I型視覺導航自主車由BJ2020SG吉普車改裝而成，它是以研究在結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境下的自主駕駛為主要目標。該車在2000年4月在長沙市繞城公路上進行了自主實驗最高車速達到75.6km/h[16]。紅旗HQ3無人車在2011年7月14日第一次完成了高速公路的試驗，該試驗從長沙駕駛到武漢，全長286公里，創(chuàng)造了當時中國自主研發(fā)的智能汽車在路面條件復雜的情況下進行自主駕駛的新紀錄，這代表著中國智能車輛在道路周圍環(huán)境識別、車輛行為判斷和控制等方面實現(xiàn)了新的技術(shù)突破[17]。清華大學研制了THMR系列智能車輛[18]，其中THMR-V是最新一代，具有面向高速公路和一般道路的功能，THMR-V采用了光碼盤、電磁羅盤和DGPS組合定位的方式， THMR-V在之前基礎(chǔ)上將雙端口RAM升級為10M以太網(wǎng)，將超聲傳感
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.6

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本文編號：2535666