視覺導(dǎo)航智能車輛的路徑跟蹤控制研究.pdf

1、智能車輛作為智能交通系統(tǒng)的核心部分，在當(dāng)前對(duì)汽車安全、智能化方面要求越來(lái)越高的背景下成為各國(guó)交通領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)?；谝曈X導(dǎo)航的智能車輛因其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、處理信息量大等特點(diǎn)成為智能車輛系統(tǒng)最為活躍與最有潛力的分支。本文以單目視覺導(dǎo)航智能車輛為研究對(duì)象，對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)中的路徑識(shí)別與跟蹤控制開展了研究工作。
　　首先根據(jù)單目視覺的導(dǎo)航原理進(jìn)行了自主導(dǎo)航智能車輛的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，完成了轉(zhuǎn)向、制動(dòng)與驅(qū)動(dòng)模塊等關(guān)鍵系統(tǒng)的選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并對(duì)單目視

2、覺導(dǎo)航中路徑識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)提出了基于直方圖閾值增強(qiáng)的邊緣檢測(cè)算法，結(jié)合Hough變換原理完成了車輛行駛道路軌跡的識(shí)別。該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，易于實(shí)現(xiàn)，并對(duì)識(shí)別后的圖像道路軌跡與智能車輛的期望軌跡進(jìn)行了偏差計(jì)算。
　　重點(diǎn)研究了基于車輛動(dòng)力學(xué)模型的智能車輛路徑跟蹤控制。采用的動(dòng)力學(xué)模型充分考慮了輪胎的側(cè)偏特性，并且能對(duì)車輛的側(cè)向加速度與橫擺角速度等指標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)以評(píng)價(jià)車輛的路徑跟蹤性能。車輛的路徑跟蹤模型采用基于視覺預(yù)瞄的方法，使車輛在行駛

3、中對(duì)前方路徑有一定的預(yù)見性，從而提前對(duì)車輛加以控制調(diào)整以獲得優(yōu)良的跟蹤性能，進(jìn)而建立了視覺導(dǎo)航智能車輛的增廣模型。
　　運(yùn)用現(xiàn)代控制理論方法實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛路徑的跟蹤控制，構(gòu)建了基于二次型泛函為指標(biāo)的最優(yōu)控制器。在對(duì)二次型最優(yōu)控制加權(quán)矩陣的選取了做了大量研究工作，以保證所設(shè)計(jì)的控制器對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。對(duì)于所設(shè)計(jì)的最優(yōu)控制器進(jìn)行了階躍響應(yīng)及帶有初始誤差的系統(tǒng)響應(yīng)分析和魯棒性分析，結(jié)果表明控制器的動(dòng)態(tài)特性與魯棒性良好。