隨著科技的進步,無人駕駛技術(shù)已經(jīng)成為當前汽車領(lǐng)域研究的熱點。無人駕駛汽車可以極大地減少交通事故發(fā)生、解決交通安全問題、減少能源消耗,并能在惡劣的情況下,如:救援搶險、拆除爆炸物、污染區(qū)作業(yè)等代替人類工作。車輛的橫向控制作為無人駕駛技術(shù)中的一項非常關(guān)鍵的技術(shù),其控制的好壞直接決定無人駕駛汽車路徑跟蹤的成敗,受到國內(nèi)外研究機構(gòu)的關(guān)注和重視。本文針對FSAC（中國大學生無人駕駛方程式大賽）賽車在賽場環(huán)境的特定場景下研究了車輛決策層的橫向控制算法,旨在保障賽車能夠穩(wěn)定地跟蹤設(shè)定的軌跡,圓滿完成比賽任務(wù)。首先根據(jù)FSAC賽車的規(guī)則和比賽要求,分析出賽車的控制功能需求,根據(jù)需求設(shè)計了賽車底層轉(zhuǎn)向控制的外圍電路并對轉(zhuǎn)向控制算法進行了設(shè)計。再考慮低速和高速情況下賽車對賽道的路徑跟蹤,以運動學模型、動力學模型為基礎(chǔ),采用MPC（模型預測控制）算法,結(jié)合約束條件,設(shè)計了橫向控制器。接著詳細推導了算法相關(guān)公式,提出將控制器的目標函數(shù)設(shè)計的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成二次規(guī)劃問題求解進行研究。最后利用Simulink和Carsim軟件,在Carsim中對車輛模型和工況進行參數(shù)設(shè)定,設(shè)置車輛輸入輸出端口,在Simulink中... 

【文章來源】：西華大學四川省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無人駕駛汽車研究現(xiàn)狀
        1.2.2 無人駕駛汽車橫向控制算法研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
2 FSAC賽車架構(gòu)及設(shè)計
    2.1 FSAC賽車系統(tǒng)組成
    2.2 FSAC賽車感知系統(tǒng)主要部件及功能
    2.3 底層轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)設(shè)計
        2.3.1 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)電路設(shè)計
        2.3.2 轉(zhuǎn)向控制算法設(shè)計
    2.4 整車控制邏輯
    2.5 本章小結(jié)
3 車輛運動學與動力學模型
    3.1 運動學模型
    3.2 動力學模型
    3.3 本章小結(jié)
4.路徑跟蹤控制器設(shè)計
    4.1 MPC原理
    4.2 基于低速運動學模型的路徑跟蹤控制器設(shè)計
        4.2.1 模型設(shè)計
        4.2.2 控制器設(shè)計
        4.2.3 約束條件
    4.3 基于高速的動力學模型控制器設(shè)計
        4.3.1 模型設(shè)計
        4.3.2 控制器設(shè)計
        4.3.3 約束條件
    4.4 控制器穩(wěn)定性分析
    4.5 本章小結(jié)
5 控制器仿真分析
    5.1 仿真軟件介紹
        5.1.1 Carsim軟件介紹
        5.1.2 Simulink軟件介紹
    5.2 運動學仿真模型搭建
        5.2.1 模型搭建
        5.2.2 軟件設(shè)計
    5.3 運動學仿真工況
        5.3.1 直線工況
        5.3.2 “S”型曲線工況
        5.3.3 賽道工況
    5.4 動力學仿真模型搭建
        5.4.1 模型搭建
        5.4.2 軟件設(shè)計
    5.5 動力學仿真工況
        5.5.1 仿真工況1:不同車速仿真
        5.5.2 仿真工況2:不同路面附著系數(shù)對比
    5.6 本章小結(jié)
6 控制算法實車驗證
    6.1 實驗平臺搭建
    6.2 GPS定位原理和數(shù)據(jù)采集
        6.2.1 定位原理
        6.2.2 GPS數(shù)據(jù)采集
    6.3 測試結(jié)果分析
    6.4 本章小結(jié)
總結(jié)和展望
    總結(jié)
    展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于視覺的無人駕駛車自主導航控制器設(shè)計[J]. 郭景華,胡平,李琳輝,王榮本.  大連理工大學學報. 2012(03)
[4]改進的有限時間最優(yōu)預瞄橫向控制器設(shè)計[J]. 馬瑩,李克強,高峰,郭磊,連小珉.  汽車工程. 2006(05)
[5]基于模糊邏輯和GA的智能車輛橫向控制算法仿真研究[J]. 阮久宏,付夢印,李貽斌,鄧志紅.  系統(tǒng)仿真學報. 2004(10)
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博士論文
[1]基于車聯(lián)網(wǎng)的十字路口節(jié)能與安全車速引導技術(shù)研究[D]. 項學海.東南大學 2015
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碩士論文
[1]自動泊車路徑?jīng)Q策規(guī)劃與車輛控制算法研究[D]. 張城瑞.中北大學 2019
[2]無人駕駛汽車路徑規(guī)劃與路徑跟蹤研究[D]. 陳靜.西華大學 2019
[3]基于GPS和激光雷達的無人駕駛策略研究[D]. 方海洋.長安大學 2019
[4]無人觀光車底層控制系統(tǒng)改造及路徑跟蹤算法研究[D]. 樊曉楠.長安大學 2019
[5]基于MPC算法的無人駕駛車輛軌跡跟蹤控制研究[D]. 由智恒.吉林大學 2018
[6]無人駕駛汽車路徑跟蹤控制研究[D]. 奉山森.湖南大學 2018
[7]無人駕駛車輛的自動轉(zhuǎn)向控制[D]. 余如.吉林大學 2016
[8]全方位移動康復訓練機器人容錯控制[D]. 劉環(huán)雨.沈陽工業(yè)大學 2016
[9]基于橫向與縱向綜合控制的智能車輛運動控制研究[D]. 王浩.南京航空航天大學 2016
[10]基于模型預測控制的無人駕駛車輛軌跡跟蹤控制算法研究[D]. 孫銀健.北京理工大學 2015



本文編號：3204416