自主駕駛車(chē)輛軌跡跟蹤控制研究.pdf

1、為解決日益嚴(yán)重的交通、環(huán)境、能源問(wèn)題，保證汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展，人們對(duì)自主駕駛技術(shù)的研究如火如荼，眾多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)如雨后春筍，積極促進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展。汽車(chē)的自主駕駛技術(shù)象征著汽車(chē)行業(yè)未來(lái)發(fā)展方向，是新一輪科技革命背景下的新興產(chǎn)業(yè)，而且融合了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，譬如無(wú)線通信、智能互聯(lián)、環(huán)境感知、車(chē)輛運(yùn)動(dòng)控制等等技術(shù)，因此研究自主駕駛技術(shù)對(duì)于積極促進(jìn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和升級(jí)富有重大長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。本課題主要對(duì)其中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——軌跡跟蹤的控制

2、技術(shù)展開(kāi)研究。
　　對(duì)此，論文首先論述了課題的研究背景、意義以及現(xiàn)階段的發(fā)展概況；詳細(xì)分析軌跡跟蹤控制這一模塊的已有研究方法，找出現(xiàn)存的缺陷并提出一些改進(jìn)措施；由于車(chē)輛系統(tǒng)與行駛道路環(huán)境的復(fù)雜性，單一的使用非完整約束的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型從根本上無(wú)法保證自主車(chē)輛行駛的穩(wěn)定性。因此，為使自主駕駛車(chē)輛具有更佳的操穩(wěn)性，本文先根據(jù)MF公式建立輪胎模型并對(duì)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)；然后聯(lián)合輪胎模型與基于動(dòng)力學(xué)模型建立的車(chē)輛系統(tǒng)作為全文所運(yùn)用的模型基礎(chǔ)。

3、r>　　在研究控制算法的過(guò)程中，首先使用傳統(tǒng)的模糊控制算法跟蹤期望軌跡，利用第二章建立好的系統(tǒng)模型以及專家經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)模糊控制器；考慮到單一的模糊控制算法僅按照已有經(jīng)驗(yàn)這一局限性，本文提出運(yùn)用PSO智能優(yōu)化算法優(yōu)化模糊控制器的參數(shù)，由第五章仿真結(jié)果知采用此算法后可以確保自主駕駛車(chē)輛在正常工況下軌跡跟蹤效果理想，并且簡(jiǎn)要說(shuō)明了計(jì)算流程。由于該方法并未考慮車(chē)輛與周邊環(huán)境等之間的關(guān)系，例如執(zhí)行機(jī)構(gòu)的約束以及車(chē)輪和地面的附著關(guān)系因素，導(dǎo)致在極限工況

4、時(shí)跟蹤效果稍差（最大誤差達(dá)到0.5m）。
　　為解決極限工況時(shí)跟蹤效果較差難題，論文進(jìn)一步研究MPC軌跡跟蹤控制算法的有效性。按照第二章的車(chē)輛系統(tǒng)建立預(yù)測(cè)方程，并對(duì)控制器進(jìn)行優(yōu)化求解，設(shè)計(jì)MPC控制器；鑒于非完整約束存在的缺陷，在建立控制器狀態(tài)約束條件時(shí)把輪胎側(cè)偏角約束以及地面附著系數(shù)也加入到了控制器的運(yùn)算中。
　　最后將本文所使用的兩種控制方法進(jìn)行仿真，結(jié)果表明在中低速時(shí)兩種算法均能夠較好的跟蹤上期望的軌跡并且誤差較?。?