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原文传递无人驾驶汽车变道跟踪控制研究

论文题名：	无人驾驶汽车变道跟踪控制研究
关键词：	无人驾驶;车辆动力学模型;轨迹规划;五次多项式;自抗扰控制
摘要：	随着计算机、AI、自动化控制等技术的发展，自动驾驶成为新世纪汽车工业和交通运输业发展的重要方向，而其中变道控制是实现自动驾驶最为关键和最贴近实际的问题之一。　　对车辆变道的研究一般由两部分组成，其一是变道轨迹规划，其二是变道跟踪控制。变道轨迹规划方面，由于无人驾驶汽车的服务对象是司乘，因此本文提出对车辆变道轨迹模型的选取应对车辆变道时的加速度进行分析，在确保行车安全的前提下保证司乘的舒适性。变道跟踪控制方面，由于车辆在行驶过程中，转向、上下乘客等因素会对车辆本身的参数产生影响，同时外界复杂的行车环境也会对车辆控制造成干扰，因此本文提出车辆变道控制器的选取和设计应着重考虑其抗干扰能力。　　本研究首先对车辆进行动力学建模，采用Carsim仿真软件验证模型的准确性。在轨迹选取时考虑在满足变道约束条件的前提下，尽可能减小车辆变道时的侧向加速度，以满足司乘乘车的安全性与舒适性。通过对比等速偏移变道模型、圆弧—直线变道模型、正弦函数轨迹模型、等速偏移—正弦函数变道模型、多项式模型的侧向速度与加速度情况，最终采用五次多项式进行变道轨迹设计。　　在确定变道轨迹后，需要车辆能尽可能精确地跟随期望轨迹，首先采用传统PID进行控制，进而根据现有控制器的缺陷，一步步将其优化为线性自抗扰控制器并证明其跟踪能力，最终针对本研究对控制器进行再设计，提出改进线性自抗扰控制器，将其应用于变道跟踪控制，经实验其跟踪误差在0.01%以下，并基于Carsim与Simulink进行联合仿真，验证控制器的合理性。
作者：	邱博浩
专业：	控制科学与工程
导师：	孙维超
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2021