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高速公路出口智能网联汽车换道轨迹跟踪控制
| 论文题名： | 高速公路出口智能网联汽车换道轨迹跟踪控制 |
| 关键词： | 智能网联汽车;高速公路出口;换道轨迹;跟踪控制 |
| 摘要： | 近年来，实现智能化与网联化两个技术层面升级的新一代汽车-智能网联汽车，能为城市道路提供更环保、更安全以及更为智能的驾驶方式，更重要的是能够针对现有交通弊端从非传统角度给出更为综合的解决方案。轨迹跟踪控制是智能网联汽车从感知到实现道路运行的整个过程中需要解决的关键技术，本文采用模型预测控制方法，针对高速公路出口的智能网联汽车换道轨迹跟踪控制问题展开研究。为此，本文通过采集高速公路出口车辆自然驾驶换道轨迹，建立了高速公路出口场景的一般换道轨迹模型，同时提出了基于最优预瞄-PD控制策略的换道轨迹跟踪控制模型，最终基于换道轨迹模型对轨迹跟踪控制模型进行仿真验证，结果显示控制策略都能够较好的完成对期望换道轨迹的跟踪。研究内容主要有以下几点： （1）通过采集实际的交通流视频，提取由横纵坐标、速度、偏航角、加速度、加速度偏角等参数描述的自然驾驶换道轨迹数据。使用DTW（Dynamic Time warping）算法建立换道轨迹相似性度量模型，模型同时考虑了轨迹的空间分布特征以及车辆换道行为特征。最后提出了一种基于DBSCAN（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise）的轨迹聚类方法，提取出智能网联汽车期望换道轨迹，建立了五次多项式期望换道轨迹模型。 （2）以智能网联汽车动力学模型为基础，运用模型预测控制方法设计高速公路出口换道轨迹跟踪预测控制模型，控制模型结合了最优预瞄和PD控制反馈策略。通过最小化加权预瞄输出误差以及添加反馈控制修正量来实现车辆的方向盘最优控制，最终还考虑车辆反应时间滞后来实现车辆实际最优转向盘输入控制。 （3）在PreScan中搭建高速公路出口交通场景、进行车辆智能化实现、以及搭建网联化环境等，在Simulink中实现最优预瞄-PD预测控制算法。然后进行不同预瞄时间和不同前进速度下的轨迹跟踪控制仿真研究。仿真结果显示控制策略都能够较好的完成对期望换道轨迹的跟踪，但不同工况下轨迹跟踪转向盘控制输入、横向运行速度、横摆角速度以及横向加速度在峰值、变化平稳程度上都有差异。 |
| 作者： | 温常磊 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 徐婷 |
| 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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