基于模型預(yù)測(cè)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(shí)對(duì)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(dòng)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(diǎn)。當(dāng)車輛遇到碰撞危險(xiǎn)時(shí)，往往需要采用制動(dòng)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(shí)，留給駕駛員的制動(dòng)避障的操作時(shí)間不足，此時(shí)通過縱向制動(dòng)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(duì)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(dòng)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(cè)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(xiǎn)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(duì)預(yù)警系統(tǒng)和換道主動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中，預(yù)警系統(tǒng)主要由感知層檢測(cè)前方障礙物狀況，憑借決策機(jī)制評(píng)價(jià)指標(biāo)，選擇是否采取主動(dòng)控制方式，從而保

3、證在車輛遇到碰撞危險(xiǎn)狀況時(shí)，避免交通事故的發(fā)生。
　　分析換道過程，針對(duì)車輛在行駛過程中縱向制動(dòng)距離不足時(shí)無法通過制動(dòng)實(shí)現(xiàn)避障，以及傳統(tǒng)控制方法在換道過程中無法實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)控制的不足，提出基于模型預(yù)測(cè)(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(jì)轉(zhuǎn)向和制動(dòng)換道控制策略。利用CarSim和Mat