隨著車輛保有量的增加,為應對越來越嚴重的交通壓力、越來越多的交通事故,自動駕駛技術得到了國內外許多學者機構的研究。而在車輛自動駕駛的諸多技術當中,車輛主動避障技術對于車輛的安全行駛又是尤為重要的。本文針對智能汽車主動避障技術,圍繞輪胎力瞬態(tài)特性以及在避障過程中保證車輛的運動安全等問題展開研究,并針對不同應用場景給出相應的控制策略。論文首先搭建輪胎穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)模型,通過對車輛輪胎瞬態(tài)特性及其對于車輛運動狀態(tài)的分析研究,建立描述輪胎瞬態(tài)特性的車輛動力學模型。在此基礎上針對車輛跟蹤全局靜態(tài)參考軌跡時遭遇障礙物,需要進行主動避障的情況。避障過程中的車輛縱向控制,主要基于車輛運動穩(wěn)定對于車輛速度的限制以及換道過程中保持車輛縱向速度不變的基礎上,通過縱向PID控制來實現車輛縱向期望速度的控制。對于避障過程中的車輛橫向控制,通過將車輛跟蹤性能指標和安全約束相結合,統(tǒng)一描述避障軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤問題,給出了一種基于模型預測控制的車輛避障集成控制策略;為提升車輛避障過程對全局靜態(tài)參考軌跡的跟蹤性能,并提高避障控制器的計算速度,通過加入局部避障軌跡規(guī)劃層的方式,建立分層控制器實現車輛的避障控制,提高車輛對全... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：94 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國車輛保有量然而車輛保有量的迅猛增加也帶來了諸多的社會問題，諸如交通擁堵、交

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-6-矩輸出來實現剎車、減速等動作來避免車輪和障礙物的碰撞。但是當車輛和障礙物之間距離不足時，縱向制動提車避障控制無法實現車輛的主動避障，有一定的局限性[6]。在環(huán)境較復雜的情況下，或者障礙物突然出現以及一些緊急情況時，可能會出現避障距離不足等問題。從而導致縱向避障控制無法避免碰撞的發(fā)生，無法完全地保證車輛的安全駕駛。圖1-2沃爾沃車輛安全避障系統(tǒng)示意圖[5]縱橫向控制的換道避障則是通過控制算法控制車輪的力矩輸出、方向盤轉角等，從而實現車輛的主動避障。相關研究表明，在車輛避障行為中，通過改變車輛運動軌跡的縱橫向控制的換道避障方法比縱向制動避障方法所需的縱向距離校車輛轉向避障車輛縱向行駛距離一般都比制動避障車輛縱向行駛距離要小[7]。因此，在車輛縱向制動距離不足的情況下，通過換道避障的方式仍然有可能實現車輛的避障行為。而本文研究主動避障也主要是縱橫向控制的換道避障這種避障方式。主動避障技術主要可以改善以下兩種場景下的車輛行駛安全性：1.在完全無人駕駛的智能車輛上面，主動避障功能可以實現車輛的避障功能，保證無人駕駛智能車的行駛安全，實現自主避障。這樣可以促進無人駕駛車輛技術的發(fā)展。2.在有人駕駛的車輛上，主動避障功能作為一種安全功能，當駕駛員由于不良習慣或注意力不集中，導致車輛即將進入安全距離而與前方障礙物發(fā)生碰撞時，主動避障功能可以主動介入，幫助駕駛員實現避障

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-7-功能，從而保證車上人員的安全。面對日益增加的交通事故，主動避障功能的加入可以避免由于駕駛員原因所導致的交通碰撞事故。在無人車領域，主動避障功能可以實現無人車的避障功能，實現主動避障，為無人車的發(fā)展起到推進作用。所以，避障控制方法的研究對于未來車輛的安全以及無人駕駛的發(fā)展都是有實際應用價值的。本文研究工作得到國家自然科學基金面上項目《多源信息下電動汽車底盤系統(tǒng)分布式估計與協(xié)同控制研究》資助（項目批準號：61973097）。1.2車輛避障控制的研究現狀及分析通過前文的描述分析，換道避障方式相較于縱向制動避障方式，其更能應對道路上復雜的情況，對于車輛的安全行駛更好。因此，車輛行駛安全的換道避障技術應該是未來無人智能車輛發(fā)展的必然要求，作為換道避障方式的核心技術，車輛軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤技術在國內外已有很多科研人員對其進行了相關的研究。1.2.1國外相關研究現狀關于車輛換道避障控制，國外對車輛避障中涉及的軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤已經進行了若干年的研究，并且取得了相應的結果。在軌跡規(guī)劃方面，Shim等人基于車輛運動學模型，通過建立車輛軌跡起點和終點的約束，并利用6次多項式方程擬合出車輛的行駛軌跡[8]；2012年，Hassanzadeh等人基于迭代的軌跡規(guī)劃，利用一個5次多項式表示了車輛的環(huán)道軌跡[9]，此多項式軌跡擬合方式在無人車駕駛以及一些機器人運動中都得到了廣泛的應用，如圖1-3所示。圖1-3換道軌跡示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
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[10]無人駕駛汽車路徑跟蹤模糊預測控制[J]. 尹曉麗,李雷,賈新春.  中北大學學報(自然科學版). 2011(02)

博士論文
[1]面向主動安全的汽車底盤集成控制策略研究[D]. 楊建森.吉林大學 2012

碩士論文
[1]基于模型預測控制的換道輔助系統(tǒng)研究[D]. 王凱.合肥工業(yè)大學 2018
[2]考慮胎壓的非穩(wěn)態(tài)輪胎力學特性研究[D]. 王健.吉林大學 2017
[3]基于模型預測控制的無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 2015



本文編號：3607572