基于模型預測和路徑規(guī)劃的汽車主動轉(zhuǎn)向避撞控制研究.pdf

1、車輛主動避撞控制系統(tǒng)一直是汽車安全領(lǐng)域的研究熱點。當行駛路徑前方有障礙物出現(xiàn)時，車輛可以通過自主制動或者主動轉(zhuǎn)向的方式避免碰撞事故，顯著提高車輛安全性。針對智能車輛的側(cè)向主動安全避撞問題,本文以前輪轉(zhuǎn)向的智能汽車為研究對象，采用牛頓分析力學方法，建立整車模型及二自由度非線性預測模型，提出基于模型預測控制原理的分層轉(zhuǎn)向避撞控制策略，通過自主路徑規(guī)劃及路徑跟蹤控制，解決側(cè)向避撞問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①車輛系統(tǒng)建模，包含被控車

2、輛模型和預測模型。為解決模型預測控制方法中“預測模型精度和控制算法復雜性”這一矛盾問題，首先基于牛頓力學分析方法建立整車模型，并對整車模型進行適當解耦和簡化，解決模型失配問題和動力學預示精度問題。②基于模型預測的避撞路徑跟蹤控制器設(shè)計。針對本論文提出的避撞路徑跟蹤問題，提出基于模型預測控制的避撞路徑跟蹤控制方法，將非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為線性時變系統(tǒng)，推導避撞路徑跟蹤的模型預測控制算法，針對路徑偏差及控制量進行在線優(yōu)化，以滿足適應(yīng)不同車速及不同

3、路面工況避撞控制需求。③控制參數(shù)對路徑跟蹤性能研究。為進一步提升研究路徑跟蹤控制器性能，結(jié)合大量研究結(jié)果，提出變采樣周期和變預測時域的方式，在保證控制平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，減小路徑跟蹤偏差。④針對基于模型預測的轉(zhuǎn)向避撞控制器實用性問題，設(shè)計基于路徑重規(guī)劃的分層轉(zhuǎn)向避撞控制器。在避障路徑跟蹤器的基礎(chǔ)上，引入避障懲罰函數(shù)，設(shè)計基于模型預測的上層路徑規(guī)劃控制器，實現(xiàn)“自主避撞路徑規(guī)劃+路徑跟蹤”的目標。通過對局部路徑規(guī)劃效果和避障函數(shù)的研究和實際避障