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原文传递车辆主动避障控制研究

论文题名：	车辆主动避障控制研究
关键词：	汽车主动避障;控制系统;纵向制动;转向换道;模型预测控制
摘要：	随着国内汽车保有量的不断增加，汽车交通事故的发生数量也在日益增加，为了减少事故的发生，提高驾驶的安全性，汽车主动避障控制系统成为研究的热点课题。本文基于纵向制动和转向换道对主动避障进行了研究，具有一定的理论价值和实际意义。　　首先设计了车辆主动避障控制系统的总体方案，确定了各部分组件的功能和结构，设计了控制系统避障方式的决策机制。　　在纵向制动避障控制系统的研究中，首先采用车辆动力学仿真软件CarSim建立了车辆纵向动力学模型，在Matlab/Simulink中建立了车辆纵向逆发动机模型和逆制动系模型；在制动过程分析的基础上，综合考虑路面附着系数、自车速度、前车加速度等因素，提出了安全距离模型，并对前车静止、前车匀速运动、前车紧急制动三种典型的运动工况进行分析；最后在控制器设计中，采用了上下两层的控制方法，上层利用LQR控制策略决策出期望加速度，下层利用PID控制策略跟踪期望加速度，实现预期的减速和车距保持的目的。　　在转向换道避障控制系统的研究中，设计了三自由度车辆动力学模型和轮胎魔术公式模型，设计了五次多项式的换道轨迹，结合最小纵向换道距离，提出了转向换道安全距离模型，在该模型中根据给定的换道轨迹和两车之间的距离来判断转向换道的安全性；选择模型预测控制实现转向换道避障，对车辆动力学基础模型进行近似化和线性化处理，以提高算法的实时性，并设计车辆转向换道下的各种约束条件，以保证车辆转向换道时的稳定性。　　最后，基于CarSim和Matlab/Simulink仿真平台进行联合仿真验证。在纵向制动避障中设置了前车静止、前车匀速、前车紧急制动三种典型运动工况，结果均表明车辆在不同的路面附着系数和行车工况下可以成功避障，并且效果优于对比算法，证明了纵向制动避障控制系统的有效性；在转向换道避障中，车辆能够以更小的距离实现转向换道避障，并且能够跟随目标车道前方速度相对较低的干扰车辆行驶，验证了转向换道避障控制系统的有效性。
作者：	蔡瑞瑞
专业：	车辆工程
导师：	李良敏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2021