無人駕駛車輛換道與超車控制方法研究.pdf

1、本課題研究目標(biāo)是高速行駛狀態(tài)下的無人駕駛車輛進行換道或者超車的軌跡規(guī)劃及跟蹤方法，并通過半實物仿真實驗系統(tǒng)實現(xiàn)無刷直流電機的控制，研究無人駕駛車輛轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)的性能。規(guī)劃層研究是無人駕駛車輛研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一，對該問題的深入研究具有十分重要的意義。本文提出一種新型考慮車輛運動的物理特性的路徑規(guī)劃方法，并設(shè)計了一種基于模型預(yù)測控制算法的軌跡跟蹤控制策略，仿真研究驗證該方法在高速行駛工況下的有效性；通過實驗臺搭建，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)的控制

2、。
　　為研究車輛行駛過程中的操縱穩(wěn)定性控制問題，采用7自由度車輛動力學(xué)模型以及魔術(shù)輪胎模型作為預(yù)測模型，一方面可以對車輛行駛過程的動力學(xué)特性進行準確的描述，滿足控制車輛行駛的要求；另一方面可以減小目標(biāo)工況下控制算法的計算量，滿足實際運行的實時性要求。
　　采用一種優(yōu)化過的四次貝塞爾曲線為車輛提供高速運動時的路徑規(guī)劃，即滿足幾何上的避撞約束、曲率連續(xù)約束、減小規(guī)劃過程的運算量，同時通過設(shè)置與車輛動力學(xué)特性相關(guān)的優(yōu)化指標(biāo)可以得

3、到不同行駛風(fēng)格的路徑，滿足相應(yīng)工況需求。
　　基于非線性模型預(yù)測控制方法，考慮車輛在高速運行的非線性特性，改善了模型失配的問題。通過轉(zhuǎn)化為線性時變模型以及進一步轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃問題，減小了計算量，提高求解效率。通過合理施加約束，考慮車輛在實際環(huán)境中的其他約束，增強該車輛行駛的穩(wěn)定性。
　　以無刷直流電機作為轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)，研究其控制方法，并通過搭建基于dSPACE的半實物仿真平臺進行轉(zhuǎn)向機構(gòu)的特性研究，使其滿足無人駕駛車輛轉(zhuǎn)向系