汽車在兩種轉(zhuǎn)向工況下的路徑規(guī)劃與路徑跟蹤研究.pdf

1、隨著世界汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車在給人們?nèi)粘Ｉ顜肀憷耐瑫r(shí)也導(dǎo)致了日益增多的道路交通事故。先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)ADAS(advanced driver assistance systems)能夠減輕駕駛員的疲勞，減少道路交通事故的發(fā)生，提高駕駛的安全性和舒適性。近30年，先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)成為汽車生產(chǎn)廠商和國內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)，從早期的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS(anti-lock braking system)、電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)ESP(e

2、lectronic stability program)發(fā)展到現(xiàn)代的自動(dòng)泊車系統(tǒng)APS(automatic parking system)、緊急避讓系統(tǒng)ECAS(emergency collision avoidance system)。針對(duì)低速平行泊車轉(zhuǎn)向工況和高速緊急避讓轉(zhuǎn)向工況，進(jìn)行兩種轉(zhuǎn)向工況下的路徑規(guī)劃與路徑跟蹤相關(guān)理論研究。采用理論分析與工程實(shí)踐相結(jié)合的方法，完成平行泊車系統(tǒng)的自主開發(fā)。本文完成的主要工作如下：
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3、1）針對(duì)低速平行泊車轉(zhuǎn)向工況，提出了一次泊車入位和多次泊車入位路徑規(guī)劃方法。采用逆向思維方式，根據(jù)泊車過程中汽車與周圍障礙物可能發(fā)生的碰撞，設(shè)計(jì)泊車起始位置選擇模糊控制器。
　?。?）將自抗擾控制ADRC(active disturbance rejection control)方法應(yīng)用到低速泊車路徑跟蹤中，提高了車輛泊車高精度側(cè)向控制問題。考慮泊車速度變化、轉(zhuǎn)向機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)學(xué)模型不確定性以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)延遲，建立基于ADRC方法的路

4、徑跟蹤控制器。采用預(yù)瞄跟隨理論，建立基于側(cè)向位移跟蹤的線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器LESO(linear extended state observer)?？紤]車輛偏航角度，利用雙曲正切函數(shù)的單調(diào)有界性，應(yīng)用路徑側(cè)向位移偏差與偏航角偏差的非線性組合函數(shù)，建立基于側(cè)向位移和偏航角的路徑跟蹤自抗擾控制器。利用實(shí)驗(yàn)車進(jìn)行平行泊車系統(tǒng)實(shí)車測(cè)試，驗(yàn)證了路徑跟蹤控制器的有效性。將滑模迭代方法應(yīng)用到自抗擾控制器的設(shè)計(jì)中，建立滑模自抗擾控制器，提高了低速泊車轉(zhuǎn)向

5、工況下不同軸距車輛路徑跟蹤的魯棒性問題。
　?。?）將LESO用于估計(jì)輪胎與地面之間的縱向附著系數(shù)。路面附著系數(shù)估計(jì)能夠?yàn)榫o急避讓路徑規(guī)劃與路徑跟蹤提供理論依據(jù)。建立雙輪車輛制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型，利用滑模變結(jié)構(gòu)控制建立車輛滑移率控制器，采用積分切換面消除滑模控制器的抖振問題，利用LESO將路面附著系數(shù)項(xiàng)觀測(cè)出來，實(shí)現(xiàn)附著系數(shù)實(shí)時(shí)估計(jì)。
　　（4）針對(duì)高速緊急避讓轉(zhuǎn)向工況，提出基于車輛橫擺角速度和車輛行駛路徑曲率的自抗擾路徑跟蹤方法