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智能车辆高速公路场景换道行为控制策略研究
| 论文题名： | 智能车辆高速公路场景换道行为控制策略研究 |
| 关键词： | 智能网联汽车;换道行为;轨迹规划;纵向控制;横向控制 |
| 摘要： | 智能网联汽车是我国重点研究领域和发展方向，车辆换道行为是智能网联汽车技术的关键研究点。本文受到国家重点研发计划，新型多功能智能车载终端研制及应用项目的支持，针对智能车辆换道行为控制策略研究，选定高速公路直线路段场景，针对前方存在低速障碍车辆工况，对智能车辆换道控制策略的行为决策、轨迹规划和横纵向控制算法进行研究，以实现智能车辆安全、舒适和高效的换道。 基于对驾驶员换道过程和高速公路行车环境的分析，制定了考虑换道诱因和前车行驶状态换道规则及换道决策模型。选择曲线插值法作为轨迹设计理论，提出了将曲线控制点纵向位置x1、x2设为待定系数的五次贝塞尔曲线最优换道轨迹规划，比较分析了五次贝塞尔和多项式换道轨线，相比于多项式曲线，五次贝塞尔换道轨迹更加平滑，规划前只需获得车辆位置关系便可优化求解，确定了五次贝塞尔轨线为规划轨迹。采用车辆单轨动力学模型建立了线性离散状态空间，考虑约束条件设计目标函数，通过将其转化为二次规划问题求解获得最优控制量，建立了横向控制算法。纵向控制算法采取了分层式结构，上层由MPC算法获得了需求加速度，下层由车辆逆模型将需求加速度转化为控制量。通过操稳性和不同车速工况验证了横向控制算法跟踪效果，横向跟踪偏差在0.129m以内，算法满足控制要求；通过跟车加减速工况验证了纵向控制算法的性能，纵向最大偏差为2.01km/h，跟车效果平稳良好。基于CarSim/Simulink搭建了联合仿真场景，设定目标车道前车以不同工况对换道控制策略进行了实验，智能车辆高速公路场景换道行为控制策略能控制车辆安全可靠换入目标车道，满足功能需求。 |
| 作者： | 王群淞 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘晶郁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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