隨著全球機(jī)動車保有量的劇增,交通事故、交通擁擠等問題日益突出,已成為嚴(yán)重制約國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的重要因素。而今,智能交通行業(yè)正迅速發(fā)展,車路協(xié)同控制技術(shù)逐漸成為保證道路交通安全的主要研究熱點(diǎn),被作為能有效消除駕駛員不穩(wěn)定性因素、提高道路通行效率的解決方案而備受關(guān)注。其中,智能車輛作為人-車-路協(xié)同駕駛系統(tǒng)的重要組成部分,它是在普通車輛的基礎(chǔ)上增加了先進(jìn)的傳感器、控制器及執(zhí)行器等裝置,通過車載傳感系統(tǒng)和信息終端實現(xiàn)與人、車、路的信息交互,具備針對車輛安全、舒適、節(jié)能等多種目標(biāo)的實時行車環(huán)境感知、決策與控制能力,因此對實現(xiàn)駕駛功能優(yōu)化、構(gòu)建良好的道路交通環(huán)境具有十分重要的應(yīng)用價值。本文主要針對車輛跟隨過程,重點(diǎn)考慮縱向控制問題,建立了安全距離控制模型和油門/制動切換控制模型,并根據(jù)不同的控制策略設(shè)計出控制器,通過仿真對比分析控制效果,最終基于縮微環(huán)境下的智能車輛系統(tǒng)實驗平臺完成了實驗驗證。本文首先深入了解了國內(nèi)外車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,總結(jié)了智能車跟隨行駛的研究情況。由于智能車作為實現(xiàn)自動駕駛的核心,文章制定了自動駕駛方案,根據(jù)方案設(shè)計了智能車的整體構(gòu)架,詳細(xì)介紹了車載傳感器及工控機(jī)的選型和功能,由底層執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計了相應(yīng)的控制系統(tǒng),為車輛跟隨控制的理論研究和實驗測試奠定了基礎(chǔ)。其次,建立了車輛動力學(xué)模型得出加速度的表達(dá)式,根據(jù)固定車頭時距算法的思想,提出了安全距離控制模型,并設(shè)計了油門/制動切換控制規(guī)則和控制流程,完成了智能車跟隨系統(tǒng)的整體控制設(shè)計。然后主要針對跟隨系統(tǒng)的控制器展開研究,分別采用模糊PID控制和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制策略設(shè)計了控制器。最后,使用Matlab/Simulink軟件進(jìn)行計算機(jī)仿真,由相對距離誤差仿真結(jié)果分析可知,模糊PID控制相對于傳統(tǒng)PID控制在準(zhǔn)確性上有所提升,而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用其自學(xué)習(xí)能力提高了控制精度,使得BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制和模糊PID控制,因此將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法用于實驗測試。由于真實場景測試?yán)щy,運(yùn)用縮微環(huán)境下的智能車輛系統(tǒng)實驗臺進(jìn)行了跟隨實驗驗證,實驗結(jié)果表明BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器確實減小了車間距誤差,能滿足智能車安全跟隨行駛。
【學(xué)位單位】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.6
【部分圖文】：

第 1 章 緒論研究背景及意義人類社會、經(jīng)濟(jì)和生活不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的 世紀(jì)的智能交通系統(tǒng)在各國交通出行和貨物運(yùn)輸方面發(fā)揮了重要作用，能交通系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足交通運(yùn)輸發(fā)展的需要，取而代之的是將外通工具（車）和路側(cè)公共設(shè)施（路）緊密聯(lián)系起來，從而形成的人、車協(xié)作模式，以保證在多變道路環(huán)境下的行車安全，增強(qiáng)道路交通安全的善基于交通智能管理的通行效率[1]。能交通系統(tǒng)是在比較健全的交通基礎(chǔ)設(shè)施（包括道路、橋梁和水利等）測技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、自動控制技術(shù)以及智能信息處理與決策技術(shù)等于交通建設(shè)和管理，從而構(gòu)建起來的一種在多層次寬領(lǐng)域內(nèi)全面發(fā)揮功高效的綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)�，F(xiàn)代智能交通系統(tǒng)的框架示意圖[2]如圖 1-1 所

提高交通運(yùn)輸效率，從而形成安全、智能和環(huán)保的交通系統(tǒng)。作為推動未來智能交通迅速發(fā)展的核心技術(shù)，車路協(xié)同具有交通要素的實時化和信息化、海量信息的簡明化和精準(zhǔn)化、用戶參與的主動化和協(xié)同化、服務(wù)組織的柔性化與綠色化的特征，可廣泛應(yīng)用于車輛安全控制（主動避障、安全跟隨、自動緊急剎車、駕駛行為監(jiān)控）和交通主動控制（車速引導(dǎo)、信號主動控制、動態(tài)交通誘導(dǎo)）等領(lǐng)域。車路協(xié)同技術(shù)應(yīng)用[3]如圖 1-2 所示。

深圳金溢、東軟等開展了車路協(xié)同技術(shù)產(chǎn)業(yè)化工作，其中星云互聯(lián)公司推出信的智能車載終端、路側(cè)多模式通信機(jī)和路側(cè)協(xié)同控制機(jī)，并在“上�！嚕ㄉ虾＃┰圏c(diǎn)示范區(qū)”“重慶基于寬帶移動互聯(lián)網(wǎng)的智能汽車和智慧交試驗示范區(qū)”、國家自然科學(xué)基金委支持的無人車競賽常熟賽場等測試示范也在清華大學(xué)校園公交系統(tǒng)、蕪湖主城區(qū)、包頭市石拐區(qū)主干道推廣應(yīng)用，、科研院所研究開發(fā)車路協(xié)同應(yīng)用的基礎(chǔ)平臺。對而言，在車路協(xié)同技術(shù)研究領(lǐng)域我國基本沒有類似美國、日本、歐洲的大持，而且國內(nèi)很多車企不實行通力合作，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定相對較慢[11]。因此，車路協(xié)同系統(tǒng)進(jìn)入“十三五”規(guī)劃，獲得更廣泛的研究支持具有重要意義。智能車協(xié)同駕駛技術(shù)能車協(xié)同駕駛是指在兼顧安全行車與高效運(yùn)輸?shù)那疤嵯拢瑧{借智能車道路環(huán)車輛無線通信技術(shù)，將若干單車組成跨車道的柔性車隊，從而實現(xiàn)車輛的協(xié)能車協(xié)同駕駛技術(shù)的研究，現(xiàn)階段較為成熟的是加拿大 Halle 等人構(gòu)建的車統(tǒng)體系[12]，其結(jié)構(gòu)如圖 1-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2821657