無人車軌跡跟蹤與避障控制問題一直是無人駕駛系統(tǒng)中的熱點(diǎn)問題,是無人駕駛技術(shù)的核心研究內(nèi)容,該方面的研究對提高道路行駛安全具有重要意義。預(yù)測控制(Model Predictive Control,簡稱MPC)由于其模型預(yù)測、滾動優(yōu)化、反饋校正的鮮明特點(diǎn),使其成為目前公認(rèn)處理復(fù)雜系統(tǒng)多變量約束控制的有效算法。無人車系統(tǒng)是一個典型的多變量耦合系統(tǒng),相比于其它算法,預(yù)測控制具有天然的優(yōu)勢。因此,本文在模型預(yù)測控制框架下,進(jìn)行無人車的軌跡跟蹤與避障控制研究,主要研究成果如下:(1)建立小角度假設(shè)下的無人車動力學(xué)模型,利用該模型設(shè)計(jì)了基于非線性預(yù)測控制的無人車軌跡跟蹤控制算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明MPC算法能夠精準(zhǔn)的跟蹤預(yù)定軌跡。(2)針對基于非線性控制的無人車軌跡跟蹤算法計(jì)算耗時大的問題,提出了基于多步線性化預(yù)測控制的無人車軌跡跟蹤算法。該算法在無人車標(biāo)稱運(yùn)動軌跡附近采用多步線性化策略計(jì)算最優(yōu)控制序列,并采用迭代策略進(jìn)行無人車標(biāo)稱運(yùn)動軌跡的估計(jì)。與非線性MPC和單步線性化策略相比,仿真結(jié)果表明該方法能夠大大降低算法運(yùn)算時間,并具有很高的跟蹤精度。(3)針對傳統(tǒng)無人車雙層避障控制算法設(shè)計(jì)復(fù)雜、占用運(yùn)算資源...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 無人駕駛跟蹤控制與避障算法綜述
        1.2.1 無人駕駛跟蹤控制系統(tǒng)綜述
        1.2.2 無人駕駛避障控制系統(tǒng)綜述
    1.3 研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)
第二章 無人車的動力學(xué)建模與軌跡跟蹤控制
    2.1 引言
    2.2 無人車動力學(xué)模型
    2.3 Carsim/Simulink仿真平臺簡介
    2.4 基于非線性預(yù)測控制的軌跡跟蹤控制算法
        2.4.1 優(yōu)化命題描述
        2.4.2 優(yōu)化命題求解
        2.4.3 非線性預(yù)測控制算法流程
    2.5 仿真實(shí)驗(yàn)與分析
        2.5.1 動力學(xué)模型驗(yàn)證
        2.5.2 非線性預(yù)測控制仿真實(shí)例與分析
    2.6 小結(jié)
第三章 基于多步線性化預(yù)測控制的無人車軌跡跟蹤算法
    3.1 引言
    3.2 無人車線性時變模型
    3.3 基于多步線性化的無人車模型預(yù)測控制算法
        3.3.1 基于多步線性化的模型預(yù)測
        3.3.2 滾動優(yōu)化命題
        3.3.3 標(biāo)稱軌跡迭代更新策略
    3.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析
        3.4.1 圓形軌跡實(shí)驗(yàn)仿真
        3.4.2 雙移線軌跡仿真
        3.4.3 控制效果對比
    3.5 小結(jié)
第四章 基于模型預(yù)測控制的單層無人車避障算法
    4.1 引言
    4.2 單層無人車避障問題構(gòu)造
    4.3 基于泰勒展開的無人車避障算法
        4.3.1 避障函數(shù)泰勒展開
        4.3.2 避障優(yōu)化命題構(gòu)造及求解
        4.3.3 無人車避障算法流程
        4.3.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析
    4.4 基于雙線性插值的無人車避障算法
        4.4.1 雙線性插值原理
        4.4.2 避障算法優(yōu)化命題構(gòu)造
        4.4.3 QP問題轉(zhuǎn)化
        4.4.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 研究工作總結(jié)
    5.2 研究與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄1: 作者簡介
    附錄2: 作者在攻讀碩士期間的主要成果



本文編號：3869797