自動駕駛車是-種通過計算機系統(tǒng)實現(xiàn)無人駕駛的智能汽車,是一個集合多領域先進技術的綜合產物。感知、決策、規(guī)劃控制是自動駕駛車的三大核心,使車輛能夠感知和理解行駛環(huán)境,進行主動決策,對全局或局部地圖進行實時地路徑規(guī)劃,并準確控制車輛運動,跟蹤期望的軌跡,達到期望的行駛要求。規(guī)劃控制作為其中的核心之一,合理地規(guī)劃軌跡、平穩(wěn)地運動控制,是實現(xiàn)自動駕駛的關鍵。本文通過研究自動駕駛中的軌跡跟蹤控制,設計了基于模型預測控制的軌跡跟蹤自動駕駛系統(tǒng)。為了實現(xiàn)自動駕駛車對期望軌跡的跟蹤,首先建立了道路Frenet坐標系下車輛狀態(tài)表示模型。為了應用車輛模型構建控制器,對車輛運動學和動力學特性進行了分析,建立了車輛的物理模型,并以車輛縱向位置誤差、縱向速度誤差、橫向位置誤差、橫向速度誤差、航向角誤差、航向角速度誤差作為狀態(tài)空間的狀態(tài),以轉向角和加減速作為狀態(tài)空間的控制量,構建了狀態(tài)空間模型。基于車輛狀態(tài)空間模型,構建模型預測控制的預測模型,在軌跡跟蹤控制中應用模型預測控制,由控制作用下的過程模型預測車輛的未來狀態(tài),將預測模型轉換為二次優(yōu)化問題,并加上控制量約束,對該二次優(yōu)化問題進行求解,滾動求得軌跡跟蹤控制的...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)況
    1.3 本文主要研究內容與方法
2 模型構建
    2.1 道路模型
        2.1.1 笛卡爾坐標系和Frenet坐標系
        2.1.2 參考路徑的建立
        2.1.3 軌跡的建立
        2.1.4 在Frenet坐標系下的車輛軌跡狀態(tài)計算
    2.2 車輛模型
        2.2.1 車輛運動學模型
        2.2.2 車輛動力學模型
    2.3 本章小結
3 車輛軌跡跟蹤的模型預測控制
    3.1 模型預測控制理論基礎
    3.2 軌跡跟蹤的模型預測控制
        3.2.1 預測模型
        3.2.2 滾動優(yōu)化
        3.2.3 反饋校正
    3.3 本章小結
4 車輛控制仿真
    4.1 ROS和Gazebo簡介
    4.2 仿真軟件設計與實現(xiàn)
    4.3 測試結果與分析
    4.4 本章小結
5 實體車輛平臺
    5.1 實體車系統(tǒng)框架
        5.1.1 車體
        5.1.2 NVIDIA Jetson TX2開發(fā)平臺
        5.1.3 RPLIDAR A2激光雷達
        5.1.4 ARM Cortex-M4微控制器
        5.1.5 姿態(tài)傳感器MPU6050
        5.1.6 霍爾測速傳感器AS5040
        5.1.7 其它
    5.2 實體車搭建
    5.3 測試結果與分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
附錄A 上下層通信協(xié)議
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝



本文編號：3960658