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基于横向与纵向综合控制的智能车辆运动控制研究
| 论文题名： | 基于横向与纵向综合控制的智能车辆运动控制研究 |
| 关键词： | 智能车辆;运动控制器;结构设计;跟踪性能 |
| 摘要： | 智能车辆，是智能交通系统的重要组成部分。而无人驾驶的实现可以降低交通事故的发生率，提升道路的通行能力，并且减少车辆启停的油耗，更加环保。智能车辆的运动控制是对其进行研究的基本问题。 本文首先针对智能车辆的低速行驶工况，设计了基于车辆运动学模型和模拟退火-模型预测控制算法（Simulated Annealing-Model Predictive Control，SA-MPC）的智能车辆运动控制器。文中建立了基于车辆运动学的预测模型，根据控制目标设计了目标函数和约束条件，并运用模拟退火算法对目标函数进行求解，从而实现对车辆的纵向速度和前轮转角的控制。通过仿真试验验证了算法的有效性。 接着，针对智能车辆在湿滑路面上的高速行驶工况，设计了基于车辆动力学模型和模型预测控制算法（Model Predictive Control，MPC）的智能车辆横向控制器。文中采用线性二自由度车辆动力学模型作为基本车辆动力学模型，并依此建立了预测模型。随后在目标函数中加入了车辆横摆角速度和质心侧偏角的权重项，考虑了车辆的稳定性。针对实际工况，设置了约束条件，包括上下界约束和不等式约束。同时给出了横摆角速度，质心侧偏角，纵向位置参考值的计算方法。通过仿真试验验证了算法的有效性。 最后，为了更加全面地反映智能车辆的实际行驶工况，同时验证上述控制器在变速工况下的跟踪性能，文中针对速度控制的实际需求，采用模糊PID（Fuzzy PID）方法设计了智能车辆的纵向控制器。将模糊PID纵向控制器与MPC横向控制器结合构建智能车辆纵横向综合控制框架，并对智能车辆行驶过程中的参考速度进行设计。通过仿真试验验证了算法的有效性。 |
| 作者： | 王浩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 林棻 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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