基于自動駕駛系統(tǒng)的車輛縱橫向運(yùn)動綜合控制研究.pdf

1、智能車輛能夠利用環(huán)境感知、信息融合、智能控制等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動駕駛功能，是智能交通系統(tǒng)(ITS)中的重要組成部分。智能車輛自動駕駛系統(tǒng)在提高道路通行能力、改善車輛主動安全性等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。
　　 針對智能車輛自動駕駛系統(tǒng)的運(yùn)動控制及環(huán)境感知問題，論文建立了相對完整的整車動力學(xué)模型，設(shè)計(jì)了縱橫向運(yùn)動綜合控制系統(tǒng)，并采用離線仿真試驗(yàn)和硬件在環(huán)技術(shù)對多種行駛工況下的自動駕駛控制效果進(jìn)行了驗(yàn)證，另外，引入交互多模型算法對引導(dǎo)車

2、輛進(jìn)行了機(jī)動目標(biāo)跟蹤。論文主要包含以下工作內(nèi)容：
　　 ①對實(shí)際行駛過程中的車輛運(yùn)動狀態(tài)及受力情況進(jìn)行分析，基于三維剛體動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)理論建立十自由度的車輛動力學(xué)模型；建立由發(fā)動機(jī)、液力變矩器、自動變速器及主減速器組成的車輛動力傳動系統(tǒng)模型，綜合考慮動力傳動系統(tǒng)的非線性特性對車輛縱向運(yùn)動控制的影響；考慮到智能車輛自動駕駛系統(tǒng)對輪胎模型力學(xué)特性的要求，建立可反映輪胎非線性力學(xué)特性的TMeasy輪胎模型，分析縱橫向輪胎力之間的耦合關(guān)

3、系。
　　 ②為實(shí)現(xiàn)智能車輛的自動駕駛功能并提高其運(yùn)動性能，論文基于模糊邏輯和滑模控制理論設(shè)計(jì)了具有上、下兩層結(jié)構(gòu)的縱橫向運(yùn)動綜合控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠?qū)χ悄苘囕v的節(jié)氣門開度、制動液壓及前輪轉(zhuǎn)向角進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使智能車輛實(shí)現(xiàn)車道保持、車輛跟蹤及車道變換等主要自動駕駛功能；與此同時(shí)，通過控制主動差速器的驅(qū)動力矩分配比例，產(chǎn)生所需的主動橫擺力矩，提高智能車輛在自動駕駛過程中的操縱穩(wěn)定性。
　　 ③在車速變化、道路曲率變化及

4、車道變換等多種行駛工況下，對縱橫向運(yùn)動綜合控制系統(tǒng)的控制效果進(jìn)行離線仿真試驗(yàn)，研究智能車輛的縱、橫向運(yùn)動跟蹤性能及操縱穩(wěn)定性。同時(shí)，對車道變換仿真試驗(yàn)中的虛擬理想軌跡進(jìn)行設(shè)計(jì)，考慮各關(guān)鍵變量參數(shù)對其產(chǎn)生的影響；并對協(xié)調(diào)控制模塊中的主動橫擺力矩控制執(zhí)行條件進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 ④針對智能車輛自動駕駛過程中的車輛跟蹤控制問題，論文采用交互多模型算法對具有多運(yùn)動狀態(tài)的引導(dǎo)車輛進(jìn)行目標(biāo)跟蹤，從而為智能車輛提供準(zhǔn)確、可靠的引導(dǎo)車輛運(yùn)動狀態(tài)信息

5、。在仿真試驗(yàn)中，采用近似勻速和近似勻加速兩種運(yùn)動模型描述引導(dǎo)車輛的運(yùn)動狀態(tài)，同時(shí)，建立適用于道路車輛跟蹤試驗(yàn)的傳感器模型，并對機(jī)動目標(biāo)模型的初始化問題進(jìn)行研究。
　　 ⑤為了驗(yàn)證智能車輛自動駕駛系統(tǒng)的有效性和魯棒性，基于硬件在環(huán)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建同步視景自動駕駛試驗(yàn)平臺。在該試驗(yàn)平臺上，對多種行駛工況下的自動駕駛功能進(jìn)行硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)，并考慮人為駕駛操作對自動駕駛控制效果的影響。另外，通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)車輛模型及控制系統(tǒng)的參數(shù)，