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基于模型预测和路径规划的汽车主动转向避撞控制研究
| 论文题名： | 基于模型预测和路径规划的汽车主动转向避撞控制研究 |
| 关键词： | 汽车驾驶;主动避撞;智能控制;模型预测;路径规划 |
| 摘要： | 车辆主动避撞控制系统一直是汽车安全领域的研究热点。当行驶路径前方有障碍物出现时，车辆可以通过自主制动或者主动转向的方式避免碰撞事故，显著提高车辆安全性。针对智能车辆的侧向主动安全避撞问题,本文以前轮转向的智能汽车为研究对象，采用牛顿分析力学方法，建立整车模型及二自由度非线性预测模型，提出基于模型预测控制原理的分层转向避撞控制策略，通过自主路径规划及路径跟踪控制，解决侧向避撞问题。 本研究主要内容包括：①车辆系统建模，包含被控车辆模型和预测模型。为解决模型预测控制方法中“预测模型精度和控制算法复杂性”这一矛盾问题，首先基于牛顿力学分析方法建立整车模型，并对整车模型进行适当解耦和简化，解决模型失配问题和动力学预示精度问题。②基于模型预测的避撞路径跟踪控制器设计。针对本论文提出的避撞路径跟踪问题，提出基于模型预测控制的避撞路径跟踪控制方法，将非线性系统转换为线性时变系统，推导避撞路径跟踪的模型预测控制算法，针对路径偏差及控制量进行在线优化，以满足适应不同车速及不同路面工况避撞控制需求。③控制参数对路径跟踪性能研究。为进一步提升研究路径跟踪控制器性能，结合大量研究结果，提出变采样周期和变预测时域的方式，在保证控制平稳的基础上，减小路径跟踪偏差。④针对基于模型预测的转向避撞控制器实用性问题，设计基于路径重规划的分层转向避撞控制器。在避障路径跟踪器的基础上，引入避障惩罚函数，设计基于模型预测的上层路径规划控制器，实现“自主避撞路径规划+路径跟踪”的目标。通过对局部路径规划效果和避障函数的研究和实际避障阶段要求，提出改进的避障函数，提升路径规划控制系统性能。 |
| 作者： | 张巍 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李以农;金松涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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