基于模型預(yù)測控制的換道輔助系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們追求生活品質(zhì)的同時對行車安全的關(guān)注度也越來越高。換道輔助系統(tǒng)作為車輛主動安全系統(tǒng)的重要組成部分一直是汽車安全領(lǐng)域的研究熱點。當(dāng)車輛遇到碰撞危險時，往往需要采用制動或者轉(zhuǎn)向換道的方式進(jìn)行避障。但當(dāng)車輛前方近距離突然出現(xiàn)障礙物或難以預(yù)料的緊急情況時，留給駕駛員的制動避障的操作時間不足，此時通過縱向制動避障就難以發(fā)揮作用，而通過換道仍然可能避免碰撞，因此對于換道輔助系統(tǒng)的研究意義重大。
　　首先根據(jù)換道輔助系統(tǒng)的

2、功能進(jìn)行車輛動力學(xué)模型以及輪胎模型的建立，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行簡化，將簡化的結(jié)果作為模型預(yù)測控制的基礎(chǔ)模型。隨后進(jìn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的建模，再根據(jù)換道過程中軌跡的約束條件進(jìn)行換道軌跡的規(guī)劃，并分析車輛換道過程建立合適的安全距離模型作為換道危險預(yù)警的指標(biāo)。
　　根據(jù)換道輔助的功能要求建立換道輔助系統(tǒng)控制框架，對預(yù)警系統(tǒng)和換道主動控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。其中，預(yù)警系統(tǒng)主要由感知層檢測前方障礙物狀況，憑借決策機制評價指標(biāo)，選擇是否采取主動控制方式，從而保

3、證在車輛遇到碰撞危險狀況時，避免交通事故的發(fā)生。
　　分析換道過程，針對車輛在行駛過程中縱向制動距離不足時無法通過制動實現(xiàn)避障，以及傳統(tǒng)控制方法在換道過程中無法實現(xiàn)多目標(biāo)控制的不足，提出基于模型預(yù)測(MPC)的換道過程軌跡跟蹤多目標(biāo)控制方法。為解決換道過程中穩(wěn)定性控制問題，以軌跡的橫向和縱向位置以及橫擺角速度等作為狀態(tài)量，前輪轉(zhuǎn)角和附加的橫擺力矩為控制量，跟蹤期望軌跡為控制目標(biāo)，設(shè)計轉(zhuǎn)向和制動換道控制策略。利用CarSim和Mat