本文關(guān)鍵詞：無人駕駛汽車的路徑規(guī)劃與跟隨控制算法研究

  更多相關(guān)文章： 智能水滴算法 路徑規(guī)劃 模型預(yù)測控制算法 轉(zhuǎn)向控制 二次規(guī)劃 速度控制

【摘要】：汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钆c生產(chǎn)中必不可少的交通工具,為人類帶來方便的同時(shí),但也帶來交通安全方面的問題。由于無人駕駛技術(shù)能提高道路交通的安全性,逐漸引起專家學(xué)者的關(guān)注,并成為汽車領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。其核心技術(shù)主要有環(huán)境感知、路徑規(guī)劃與跟隨控制。因此,本文針對無人駕駛技術(shù)中的路徑規(guī)劃及跟隨控制技術(shù)進(jìn)行了研究,主要完成了以下工作:(1)針對原智能水滴算法在規(guī)劃路徑時(shí)存在路徑曲折、計(jì)算時(shí)間長的缺點(diǎn),本文分別對原算法的概率選擇策略和泥沙變量的更新機(jī)制做出了改進(jìn)。將改進(jìn)后的智能水滴算法與其他群落算法的規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果表明改進(jìn)后水滴算法規(guī)劃的路徑質(zhì)量得到提高,規(guī)劃效率也得到提升。(2)為實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)跟隨路徑的功能,本文運(yùn)用多點(diǎn)預(yù)瞄與滾動(dòng)優(yōu)化相結(jié)合的模型預(yù)測控制算法設(shè)計(jì)了汽車的跟隨轉(zhuǎn)向控制模型。在雙移線工況下進(jìn)行了多組速度的跟隨實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明該控制器跟隨路徑的誤差小,對速度的適應(yīng)性強(qiáng)。與Carsim控制器的跟隨結(jié)果相比,其跟隨效果更好。(3)汽車定速巡航模式下突然轉(zhuǎn)向時(shí),汽車將有可能發(fā)生失穩(wěn)的情況。為此,本文基于多點(diǎn)預(yù)瞄的思想實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)的速度規(guī)劃功能。該方法可實(shí)時(shí)預(yù)測出前方的上限速度,運(yùn)用二次規(guī)劃計(jì)算出自適應(yīng)的目標(biāo)速度。并通過評價(jià)函數(shù)的最優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)速度的跟隨控制。雙移線工況仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明該速度控制算法能夠有效控制汽車避開危險(xiǎn)速度區(qū)域,從而提高行駛安全性。(4)為了驗(yàn)證模型預(yù)測轉(zhuǎn)向控制與自適應(yīng)速度控制綜合控制汽車行駛的可行性,在繞樁測試的多彎道工況中進(jìn)行了汽車綜合控制的仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明汽車在跟隨路徑的過程中實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)的速度控制,提高了行駛的安全性。
【關(guān)鍵詞】：智能水滴算法 路徑規(guī)劃 模型預(yù)測控制算法 轉(zhuǎn)向控制 二次規(guī)劃 速度控制
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-20
• 1.1 課題研究背景與意義13-14
• 1.2 路徑規(guī)劃與跟隨控制的研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 路徑規(guī)劃的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 無人駕駛跟隨控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 論文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排19-20
• 第2章 基于改進(jìn)水滴算法的汽車局部路徑規(guī)劃20-34
• 2.1 智能水滴算法基本原理20-22
• 2.2 智能水滴算法的改進(jìn)22-23
• 2.3 智能水滴算法改進(jìn)前后仿真對比分析23-26
• 2.3.1 環(huán)境建模23-24
• 2.3.2 初始參數(shù)設(shè)置24-25
• 2.3.3 路徑光滑25
• 2.3.4 有效性分析25-26
• 2.4 在汽車避障局部路徑規(guī)劃中的仿真實(shí)驗(yàn)26-33
• 2.4.1 對靜態(tài)障礙車的超車實(shí)驗(yàn)27-29
• 2.4.2 對動(dòng)態(tài)障礙車的超車實(shí)驗(yàn)29-31
• 2.4.3 對動(dòng)態(tài)障礙車的避車實(shí)驗(yàn)31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 基于模型預(yù)測控制算法的路徑跟隨控制34-55
• 3.1 模型預(yù)測控制34-36
• 3.1.1 預(yù)測模型34-35
• 3.1.2 滾動(dòng)優(yōu)化35
• 3.1.3 反饋校正35-36
• 3.2 二自由度車輛模型36-39
• 3.3 車輛轉(zhuǎn)向控制算法39-42
• 3.3.1 預(yù)測模型39-41
• 3.3.2 滾動(dòng)優(yōu)化41-42
• 3.4 七自由度整車模型42-49
• 3.4.1 狀態(tài)方程42-44
• 3.4.2 輪胎力學(xué)44-47
• 3.4.3 動(dòng)力系統(tǒng)47-48
• 3.4.4 傳動(dòng)系統(tǒng)48
• 3.4.5 制動(dòng)系統(tǒng)48-49
• 3.5 雙移線跟隨仿真實(shí)驗(yàn)49-54
• 3.5.1 不同車速時(shí)路徑跟隨效果50-52
• 3.5.2 雙移線工況下與Carsim控制器的跟隨結(jié)果對比52-54
• 3.6 本章小結(jié)54-55
• 第4章 汽車自適應(yīng)避險(xiǎn)的速度控制55-65
• 4.1 速度規(guī)劃55-59
• 4.1.1 路徑描述55-56
• 4.1.2 安全預(yù)瞄距離56
• 4.1.3 變量約束56-58
• 4.1.4 二次規(guī)劃58-59
• 4.2 速度跟隨控制59-62
• 4.2.1 上層跟隨控制59
• 4.2.2 下層跟隨控制59-62
• 4.3 速度控制仿真驗(yàn)證62-64
• 4.3.1 雙移線工況仿真實(shí)驗(yàn)場景62-63
• 4.3.2 雙移線工況仿真結(jié)果分析63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 汽車轉(zhuǎn)向與速度的綜合控制65-71
• 5.1 綜合控制器結(jié)構(gòu)與原理65-66
• 5.2 綜合控制仿真驗(yàn)證66-69
• 5.2.1 繞樁實(shí)驗(yàn)仿真場景66-67
• 5.2.2 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析67-69
• 5.3 本章小結(jié)69-71
• 總結(jié)與展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：863497