作為車輛安全的重要實現(xiàn)方式,車輛避障系統(tǒng)是自動駕駛車輛系統(tǒng)領(lǐng)域的研究重點和難點。當(dāng)車輛行駛路徑前方出現(xiàn)障礙物時,可以通過自主制動或者轉(zhuǎn)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(gòu)的工作范圍等多條件限制,傳統(tǒng)基于分離式結(jié)構(gòu)的避障系統(tǒng)研究與實際應(yīng)用之間仍有較大差距,因此運用模型預(yù)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(nèi)容如下:首先,分析傳統(tǒng)分離式車輛避障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及存在的相關(guān)技術(shù)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(yù)測控制方法,實時考慮障礙物和道路邊界等復(fù)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(xué)模型和魔術(shù)輪胎模型,根據(jù)車輛的避障機動建立了轉(zhuǎn)向和制動模型,并驗證車輛模型的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性,為下文集成式避障系統(tǒng)的設(shè)計提供了模型基礎(chǔ)。接著,利用預(yù)先規(guī)劃的軌跡和車輛模型的狀態(tài)信息,驗證模型預(yù)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(xué),設(shè)計一種用于避障機動的集成式軌跡規(guī)劃和車輛動力學(xué)控制的非線性模型預(yù)測控...

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)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(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)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(xué)控制
    1.3 現(xiàn)有研究存在問題
    1.4 主要研究內(nèi)容
第二章 車輛避障系統(tǒng)的概念和方法
    2.1 經(jīng)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(jié)
第三章 自動駕駛車輛動力學(xué)模型構(gòu)建
    3.1 車輛動力學(xué)建模
        3.1.1 橫向動力學(xué)模型
        3.1.2 縱向動力學(xué)模型
        3.1.3 縱橫向動力學(xué)模型
        3.1.4 執(zhí)行機構(gòu)和狀態(tài)約束
    3.2 模型驗證
        3.2.1 純動力學(xué)模型驗證
        3.2.2 避障工況模型驗證
    3.3 本章小結(jié)
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(shè)計目標(biāo)
    4.2 成本函數(shù)
    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(yù)測公式
    4.7 仿真結(jié)果
        4.7.1 評價指標(biāo)
        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(jié)
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(xué)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(yù)測公式
    5.4 仿真和試驗結(jié)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(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究工作總結(jié)
    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(xué)術(shù)成果



本文編號：3851112