作為車輛安全的重要實現方式,車輛避障系統(tǒng)是自動駕駛車輛系統(tǒng)領域的研究重點和難點。當車輛行駛路徑前方出現障礙物時,可以通過自主制動或者轉向的方式避免與障礙物碰撞,顯著提高車輛安全性。由于自動駕駛車輛駕駛環(huán)境的多變性、車輛執(zhí)行機構的工作范圍等多條件限制,傳統(tǒng)基于分離式結構的避障系統(tǒng)研究與實際應用之間仍有較大差距,因此運用模型預測控制方法,研究基于集成式軌跡規(guī)劃和運動控制的自動駕駛車輛避障系統(tǒng)。論文的主要研究內容如下:首先,分析傳統(tǒng)分離式車輛避障系統(tǒng)的結構以及存在的相關技術問題,提出了基于集成式軌跡規(guī)劃和運動控制的自動駕駛車輛避障系統(tǒng),該系統(tǒng)基于模型預測控制方法,實時考慮障礙物和道路邊界等復雜場景環(huán)境信息,分析了其有效性和場景定制性。其次,基于牛頓分析法建立車輛單軌動力學模型和魔術輪胎模型,根據車輛的避障機動建立了轉向和制動模型,并驗證車輛模型的穩(wěn)態(tài)轉向特性,為下文集成式避障系統(tǒng)的設計提供了模型基礎。接著,利用預先規(guī)劃的軌跡和車輛模型的狀態(tài)信息,驗證模型預測控制方法在靜態(tài)障礙物場景中的性能。再次,基于縱向和橫向耦合動力學,設計一種用于避障機動的集成式軌跡規(guī)劃和車輛動力學控制的非線性模型預測控...

【文章頁數】：92 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 自動駕駛車輛避障系統(tǒng)相關領域研究現狀綜述
        1.2.1 車輛避障系統(tǒng)
        1.2.2 避障軌跡規(guī)劃
        1.2.3 車輛動力學控制
    1.3 現有研究存在問題
    1.4 主要研究內容
第二章 車輛避障系統(tǒng)的概念和方法
    2.1 經典避障系統(tǒng)
    2.2 集成式規(guī)劃與控制
    2.3 本文選用方法
    2.4 本章小結
第三章 自動駕駛車輛動力學模型構建
    3.1 車輛動力學建模
        3.1.1 橫向動力學模型
        3.1.2 縱向動力學模型
        3.1.3 縱橫向動力學模型
        3.1.4 執(zhí)行機構和狀態(tài)約束
    3.2 模型驗證
        3.2.1 純動力學模型驗證
        3.2.2 避障工況模型驗證
    3.3 本章小結
第四章 自動駕駛車輛非線性集成式規(guī)劃和控制系統(tǒng)
    4.1 設計目標
    4.2 成本函數
    4.3 障礙物和道路邊界
    4.4 終端避障約束
    4.5 軟約束
    4.6 模型預測公式
    4.7 仿真結果
        4.7.1 評價指標
        4.7.2 模擬場景
        4.7.3 典型場景
        4.7.4 終端避障約束
    4.8 本章小結
第五章 自動駕駛車輛快速集成式規(guī)劃和控制系統(tǒng)
    5.1 非線性約束的連續(xù)線性化
        5.1.1 車輛動力學模型
        5.1.2 避障約束
        5.1.3 終端避障約束
        5.1.4 加速度圓
    5.2 線性化誤差補償
    5.3 模型預測公式
    5.4 仿真和試驗結果
        5.4.1 典型場景仿真
        5.4.2 帶有終端約束場景仿真
        5.4.3 硬件在環(huán)試驗
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 研究工作總結
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 未來工作展望
參考文獻
致謝
碩士期間參加的科研項目及學術成果



本文編號：3851112