智能車輛被認(rèn)為可以極大地解決交通安全、交通擁堵問(wèn)題,有著廣闊的應(yīng)用前景。本文以智能車特定的使用場(chǎng)景—校園環(huán)境為基礎(chǔ),以校園智能車為研究對(duì)象,結(jié)合模型預(yù)測(cè)控制理論,建立符合校園交通環(huán)境的軌跡跟蹤控制算法,以實(shí)現(xiàn)校園智能車對(duì)軌跡的跟隨。同時(shí)針對(duì)校園交通環(huán)境多障礙物的情況,提出了“避障路徑規(guī)劃+路徑跟蹤”的分層控制系統(tǒng),使校園智能車能夠在跟蹤軌跡的同時(shí)對(duì)軌跡上的障礙物進(jìn)行規(guī)避。首先本文將建立車輛系統(tǒng)模型,針對(duì)校園智能車的運(yùn)行環(huán)境多為中低速這一特點(diǎn),分別建立適用于車輛低速行駛工況的車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和結(jié)合PAC2002輪胎模型的三自由度整車動(dòng)力學(xué)模型;同時(shí)為了平衡控制算法實(shí)時(shí)性問(wèn)題和模型精度問(wèn)題,結(jié)合輪胎受力的仿真分析和小角度假設(shè),對(duì)整車動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕怦詈秃?jiǎn)化。其次對(duì)車輛軌跡跟蹤控制問(wèn)題進(jìn)行分析,簡(jiǎn)單介紹模型預(yù)測(cè)控制理論,并對(duì)軌跡跟蹤控制器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);隨后對(duì)軌跡跟蹤控制器的模型預(yù)測(cè)控制算法進(jìn)行推導(dǎo),并基于狀態(tài)軌跡的線性化方法對(duì)非線性模型預(yù)測(cè)控制器進(jìn)行線性化,將非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為線性時(shí)變系統(tǒng),以降低求解難度;最后設(shè)計(jì)基于車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和基于車輛動(dòng)力學(xué)模型的兩種基于模型預(yù)測(cè)控制的軌跡跟隨控制器... 

【文章來(lái)源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：111 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 本文的研究背景與研究意義
    1.2 智能車輛發(fā)展概論
    1.3 智能車輛運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制算法研究現(xiàn)狀
        1.3.1 智能車輛軌跡規(guī)劃研究現(xiàn)狀
        1.3.2 智能車輛軌跡跟蹤控制研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
2 車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模
    2.1 校園智能車基本參數(shù)及性能
        2.1.1 轉(zhuǎn)向性能測(cè)試
        2.1.2 加減速性能測(cè)試
    2.2 車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
    2.3 車輛動(dòng)力學(xué)建模
        2.3.1 三自由度車輛動(dòng)力學(xué)模型
        2.3.2 輪胎模型
        2.3.3 動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型的簡(jiǎn)化
    2.4 本章小結(jié)
3 基于模型預(yù)測(cè)控制的軌跡跟蹤控制算法
    3.1 模型預(yù)測(cè)控制原理
    3.2 軌跡跟蹤控制問(wèn)題分析
    3.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.4 基于線性時(shí)變模型的預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)
        3.4.1 非線性模型預(yù)測(cè)控制
        3.4.2 系統(tǒng)線性化及求解
        3.4.3 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)的LTVMPC控制器設(shè)計(jì)
        3.4.4 基于動(dòng)力學(xué)的LTVMPC控制器設(shè)計(jì)
    3.5 仿真實(shí)驗(yàn)與分析
        3.5.1 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的軌跡跟蹤仿真
        3.5.2 基于動(dòng)力學(xué)模型的軌跡跟蹤仿真
    3.6 本章小結(jié)
4 基于整車四自由度模型的軌跡跟蹤控制器
    4.1 四自由度整車模型
    4.2 基于四自由度車輛動(dòng)力學(xué)模型的軌跡控制器設(shè)計(jì)
    4.3 仿真結(jié)果分析
    4.4 改進(jìn)后軌跡跟隨控制器與Carsim控制器對(duì)比
    4.5 校園道路軌跡跟蹤控制仿真
        4.5.1 道路數(shù)據(jù)采集及處理
        4.5.2 仿真實(shí)驗(yàn)及分析
    4.6 本章小結(jié)
5 加入規(guī)劃層的避障軌跡跟蹤控制
    5.1 避障軌跡跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.2 基于模型預(yù)測(cè)控制的避障軌跡規(guī)劃器
        5.2.1 避障預(yù)測(cè)模型
        5.2.2 避障軌跡規(guī)劃器目標(biāo)函數(shù)
    5.3 避障軌跡跟蹤控制系統(tǒng)仿真驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
6 全文總結(jié)
    6.1 研究工作總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]考慮全局最優(yōu)性的汽車微觀動(dòng)態(tài)軌跡規(guī)劃[J]. 孫浩,鄧偉文,張素民,吳夢(mèng)勛.  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2014(04)
[2]基于運(yùn)動(dòng)微分約束的無(wú)人車輛縱橫向協(xié)同規(guī)劃算法的研究[J]. 姜巖,龔建偉,熊光明,陳慧巖.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2013(12)
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[8]基于傳感器信息的智能移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航評(píng)述[J]. 辛江慧,李舜酩,廖慶斌.  傳感器與微系統(tǒng). 2008(04)
[9]糊決策理論在駕駛員行為研究中的應(yīng)用[J]. 高振海,管欣,郭孔輝.  系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐. 2001(06)
[10]模糊控制理論在駕駛員-汽車-環(huán)境閉環(huán)系統(tǒng)操縱穩(wěn)定性研究中的應(yīng)用[J]. 李世雄,余群.  汽車工程. 1999(03)

碩士論文
[1]基于模型預(yù)測(cè)控制的無(wú)人駕駛車輛軌跡跟蹤控制算法研究[D]. 孫銀健.北京理工大學(xué) 2015
[2]基于滾動(dòng)優(yōu)化的自主駕駛車輛避障控制[D]. 賈瑞.吉林大學(xué) 2014
[3]基于彈性帶理論的機(jī)器人路徑規(guī)劃算法研究[D]. 李林雷.西安電子科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3185871