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复杂环境下的多无人直驱纯电动汽车编队控制研究
| 论文题名： | 复杂环境下的多无人直驱纯电动汽车编队控制研究 |
| 关键词： | 直驱电动汽车;编队控制;图论理论;复杂环境 |
| 摘要： | 与传统集中式驱动汽车（内燃机汽车、集中式驱动电动汽车）相比，分布式驱动电动汽车能够针对各个驱动轮的驱动力矩进行独立、精确的控制，并在此基础上实现各种先进的控制策略。近年来，考虑到无人驾驶汽车在安全性、智能化以及网联化方面与传统汽车相比拥有显著的优势，国内外各大车企、科技公司以及各大院校均对无人驾驶汽车相关技术进行了前瞻性的研究。本文以四轮独立驱动纯电动无人驾驶汽车为研究对象，提出了动态虚拟领航跟随的队形控制方法，并基于图论将对复杂环境下的多车编队问题的研究转化为对多车分级跟随问题的研究，本文主要工作内容包括以下四个方面: (1)建立平坦路面上的汽车运动学方程和两车编队数学模型，结合传统领航跟随法与虚拟结构法的优点，提出动态虚拟领航跟随法，并在此基础上建立新的编队数学模型。最后设计了基于李雅普诺夫函数的编队控制策略，实现对其虚拟领航车辆的跟随行为，完成车辆编队行驶; (2)建立七自由度四轮独立驱动纯电动汽车整车模型以及轮胎、电机等子模块模型。借助CarSim软件搭建CarSim-Simulink联合仿真平台进行联合仿真，验证上述模型的有效性; (3)采用解耦控制策略，将对编队跟车问题的研究分解为对纵向跟车以及横向跟车问题的研究。纵向跟车问题的研究上，提出了驱动力矩比例分配控制策略，并在此基础上设计了基于模糊控制的纵向跟车控制策略。横向跟车问题研究上，采用模糊PID控制算法，综合考虑跟车过程中横向位移误差与航向角误差，提出等效综合横向误差，从而实现车辆横向跟车控制。最后基于横向跟车过程中侧向稳定性的考虑，设计了汽车在高速行驶状态下的横向跟车与动态力矩分配协调控制策略，通过动态分配驱动轮的驱动力矩实现附加横摆力矩控制，从而提高跟随车辆的侧向稳定性; (4)考虑汽车在复杂地形上的侧倾与俯仰运动，建立了适应复杂地形的五自由度汽车运动学模型和动力学模型，并通过空间投影的方法建立相应的编队数学模型。最后将编队车辆数目扩展到N＞2，设计了基于图论的多车编队控制策略，该控制策略能够根据周围环境的复杂性自主变化车辆编队队形以及各车辆之间的领航跟随关系，保证多车安全避障编队行驶。 |
| 作者： | 王睿烽 |
| 专业： | 机械工程；车辆工程 |
| 导师： | 殷国栋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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