基于動力學(xué)模型的智能車輛橫、縱向及綜合控制策略研究.pdf

1、智能車輛是集計算機(jī)科學(xué)、視覺傳感、多信息融合、通訊、自動控制等技術(shù)于一體的典型高新技術(shù)融合體，已經(jīng)成為未來車輛研究前沿和汽車工業(yè)發(fā)展新方向。智能車作為智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，能夠提高道路通行能力，減少交通事故的發(fā)生，智能車的快速運(yùn)用能夠解決日益嚴(yán)峻的交通問題，但現(xiàn)階段還存在諸多問題需要深入研究與解決。運(yùn)動控制是智能車輛研究領(lǐng)域中的核心問題之一，是其他相關(guān)研究的基礎(chǔ)，包括橫向控制、縱向控制及橫縱向綜合控制。本文以智能車輛橫、縱向動力學(xué)

2、模型為基礎(chǔ)，以設(shè)計可行的、穩(wěn)定的智能車輛橫、縱向及綜合控制系統(tǒng)為目的進(jìn)行研究。
　　理論知識與框架是開展研究的基礎(chǔ)。在導(dǎo)師指導(dǎo)下，建立了智能車輛的系統(tǒng)構(gòu)架，包括感知識別層、決策控制層和執(zhí)行層。闡述了模糊控制的數(shù)學(xué)原理、基本控制結(jié)構(gòu)及模糊控制器設(shè)計方法。闡述了PID控制器的基本原理、控制參數(shù)對控制效果的影響以及參數(shù)整定方法。
　　作為控制系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)，橫、縱向動力學(xué)模型至關(guān)重要。本文基于車輛橫向控制的控制目標(biāo)建立了二自由度橫

3、向動力學(xué)模型。基于一定的假設(shè)與簡化條件，結(jié)合縱向力學(xué)模型和傳動動力學(xué)模型建立了縱向動力學(xué)系統(tǒng)模型。基于Carsim軟件搭建了整車橫縱向綜合控制物理模型。
　　縱向控制系統(tǒng)的設(shè)計采用直接式控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行，油門踏板控制器和制動踏板控制器的設(shè)計都采用模糊控制邏輯，通過PI控制參數(shù)調(diào)節(jié)來優(yōu)化模糊控制器，并設(shè)計了油門踏板與制動踏板協(xié)調(diào)切換控制邏輯。仿真結(jié)果表明設(shè)計的油門踏板/制動踏板控制器以及兩者之間的協(xié)調(diào)切換策略能保證車輛完成期望的加減速動

4、作，且車速跟蹤效果較好，縱向控制器設(shè)計策略具有可行性與可靠性。
　　基于預(yù)瞄模糊PD控制策略設(shè)計智能車橫向控制系統(tǒng)。首先搭建道路-車輛動力學(xué)模型，基于最優(yōu)預(yù)瞄駕駛員理論與模型設(shè)計PD最優(yōu)側(cè)向加速度跟蹤器，得到車輛橫向控制系統(tǒng)。構(gòu)建預(yù)瞄距離自適應(yīng)選擇的模糊最優(yōu)控制器，實(shí)現(xiàn)橫向控制自適應(yīng)預(yù)瞄控制。仿真結(jié)果表明自適應(yīng)預(yù)瞄方法通過動態(tài)調(diào)節(jié)預(yù)瞄距離，減小了路徑跟蹤的側(cè)向位移偏差與航向角偏差，提高了車輛橫向跟蹤精度與橫向穩(wěn)定性。
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