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自动驾驶电动汽车的轨迹跟随控制研究
| 论文题名： | 自动驾驶电动汽车的轨迹跟随控制研究 |
| 关键词： | 自动驾驶电动汽车;轨迹跟随;稳定性控制;纵横向运动 |
| 摘要： | 当前，汽车数量的增加导致环境污染和交通安全问题日益严重，因此，电动汽车和自动驾驶技术越来受到重视。本文主要对自动驾驶电动汽车的轨迹跟随控制进行了研究，轨迹跟随包括速度跟随和路径跟随，其作用就是控制车辆驱动/制动系统和转向系统，使其能按照期望的速度和路径行驶，以达到提高安全性的目的。本文分别设计了速度跟随控制器和路径跟随控制器，对期望车速和期望行驶路径进行跟随控制，然后，设计了稳定性控制器，通过稳定性控制器将车辆纵向运动和横向运动进行耦合控制，提高轨迹跟随的精确性和车辆行驶的稳定性。本文的主要工作内容如下: (1)针对四轮轮毂电机驱动的电动汽车建立四自由度车辆动力学模型和魔术公式轮胎模型，并与CarSim模型联合仿真，验证所建车辆模型直线加速和转向性能，为下面控制器的仿真做基础。 (2)设计速度跟随控制器和路径跟随控制器。速度跟随控制采取模糊PID控制策略，通过模糊逻辑控制对PID控制参数进行修正，弥补传统PID控制鲁棒性差的缺点。路径跟随控制器采用的是模型预测控制方法，它对模型精度要求不高，适用于具有非线性和耦合性特点的车辆系统。然后，在Simulink软件中分别搭建速度跟随控制器模型和路径跟随控制器模型，并与CarSim整车模型进行联合仿真，分别验证了车辆速度跟随和路径跟随的精确性。 (3)设计稳定性控制器，包括期望横摆角速度计算模块、补偿横摆力矩估计模块和驱动力矩分配模块，基于此，将车辆纵横向运动进行耦合控制。本文通过对车辆横摆角速度的观测得出补偿横摆力矩，然后对左侧或右侧车轮的驱动力矩进行调整，使车辆保持稳定状态。最后，将稳定性控制器与速度跟随控制器和路径跟随控制器相结合，进行仿真实验，验证纵横向运动耦合控制对自动驾驶汽车轨迹跟随精度和稳定性的影响。 |
| 作者： | 张金城 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 杜荣华;黄伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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