LKA與LC系統(tǒng)控制軟件開發(fā)與集成測試研究

發(fā)布時間：2020-05-08 23:53

【摘要】：近年來對先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的研究層出不窮,縱向輔助駕駛系統(tǒng)相對于橫向輔助駕駛系統(tǒng)來說已經(jīng)較為成熟,而對于橫向輔助駕駛系統(tǒng)的研究也正在日益加強(qiáng)。各項數(shù)據(jù)表明橫向輔助駕駛系統(tǒng)對于汽車的安全性有著重大的意義,對于解放駕駛員的身體和精神壓力也有著積極的作用。車道保持輔助系統(tǒng)作為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的一個子系統(tǒng),可以使駕駛員避免由于注意力分散而偏離車道發(fā)生交通事故的危險。而車道中心線保持系統(tǒng)作為車道保持輔助系統(tǒng)的更高等級的系統(tǒng),可以使駕駛員更放松地駕駛車輛,對汽車的安全性和駕駛員的舒適性有很重要的意義。ISO標(biāo)準(zhǔn)對LKA起作用時的側(cè)向加速度和側(cè)向加速度導(dǎo)數(shù)的最大值提出了要求。論文提出:從線性二自由度出發(fā),在車速一定時,可以認(rèn)為穩(wěn)態(tài)時車輛的側(cè)向加速度與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角成比例,側(cè)向加速度導(dǎo)數(shù)與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速。據(jù)此,在選用了最快糾正原則后,設(shè)計了LKA起作用時轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角運動的模式。論文也開發(fā)了基于RTW攝像頭控制器輸出信息的車道偏移量計算模塊、偏離閾值決策模塊,由此完成了LKA主控制策略架構(gòu)的設(shè)計。應(yīng)用預(yù)瞄理論、前饋控制和反饋控制,論文也開發(fā)了LC控制算法,其輸出是期望轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角。利用EPS控制器提供的力矩控制接口,由LC控制器實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的控制。利用Car Sim/Simulink聯(lián)合仿真對開發(fā)的策略進(jìn)行了仿真與驗證,并且利用搭建的自動駕駛硬件在環(huán)仿真平臺對系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在環(huán)與控制器在環(huán)仿真驗證實驗。在充分分析了車道保持輔助系統(tǒng)與車道中心線保持系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,利用三步法設(shè)計了基于EPS力矩接口的主動轉(zhuǎn)向控制算法,設(shè)計了通過力矩接口實現(xiàn)位置控制的位置跟隨控制器。通過轉(zhuǎn)角決策模塊對傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時計算,輸出轉(zhuǎn)向盤的期望轉(zhuǎn)角,位置跟隨控制器輸出與轉(zhuǎn)向盤期望轉(zhuǎn)角對應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤力矩,通過EPS施加在轉(zhuǎn)向管柱上使轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角跟隨轉(zhuǎn)角決策控制器決策出的期望轉(zhuǎn)角。本文還對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的位置控制與力矩控制進(jìn)行了對比,分析了兩種控制方式的優(yōu)缺點,驗證了利用設(shè)計的位置跟隨控制器來實現(xiàn)位置跟隨的優(yōu)勢以及必要性。對利用三步法設(shè)計的位置跟隨控制器與傳統(tǒng)的PI控制器和傳統(tǒng)的前饋加反饋控制器進(jìn)行了對比分析,通過對比仿真曲線以及實驗結(jié)果驗證了三步法設(shè)計的位置跟隨控制器的優(yōu)勢及其有效性。設(shè)計了用于橫向輔助駕駛系統(tǒng)的主動接管策略,對系統(tǒng)中的主動接管策略的標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行了調(diào)節(jié),并對整個系統(tǒng)進(jìn)行了集成測試,在硬件在環(huán)實驗臺上對主動接管策略進(jìn)行了驗證。
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