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基于制动和转向介入的主动避障控制策略研究
| 论文题名： | 基于制动和转向介入的主动避障控制策略研究 |
| 关键词： | 汽车主动避障;纵向制动;转向换道;模型预测控制 |
| 摘要： | 汽车主动避障技术通过控制器改变车辆的运动状态降低发生碰撞事故的概率，成为车辆行驶安全性的重要保证。本文以前轮转向车辆为研究对象，研究了通过制动介入保持车距、通过转向介入进行车道变换以及通过制动和转向共同介入三种主动避障方式。论文主要研究内容如下： （1）针对通过制动介入控制车间距的纵向避障方式，采用分层控制策略将纵向制动控制系统分为产生期望加速度的上层控制器及减少实时性误差的下层控制器，上层控制器采用线性二次型调节器，为了与前车保持合适的安全距离，对具有代表性的几种安全距离模型在前车静止、匀速及减速三种工况下进行仿真，筛选出表现最优的作为该工况下的安全距离模型，下层通过PID控制理论减少控制误差。 （2）针对通过自动转向介入更换车道的转向避障方式，分析车辆在行驶过程的受力及运动状态，搭建轮胎模型及三自由度车辆动力学模型，对以上模型在Carsim仿真软件中进行验证。为保证车辆在运动过程中曲率连续、加速度不发生突变采用五次多项式作为换道路径，针对传统控制方法在车辆换道过程中无法对多个目标进行约束，设计基于模型预测的换道路径跟踪控制器。 （3）通过单一制动介入和转向介入都无法有效避障时，提出制动和转向共同介入的制动转向协同避障方式。设定换道过程中纵向加速度保持恒定，根据纵向位移与横向位移随时间变化关系及在换道过程中不与前车发生碰撞的安全条件，建立纵向加速度恒定的五次多项式换道路径。 （4）为验证避障的有效性，针对纵向避障、转向避障、制动转向协同避障三种避障策略，在Carsim软件中设定不同的车速及两车的初始距离对策略的可行性进行验证。纵向避障策略在前车静止、匀速及减速三种工况的仿真结果表明，纵向避障控制器的上层控制器能够在制动器的制动力范围内根据不同的工况给出期望减速度，下层控制器能够减少减速度的实时性误差。转向避障及制动转向协同避障能够在较小的车距工况完成避障，且协同避障所需的临界安全距离更短能够在极端工况下完成避障，换道过程中轨迹跟踪精确，期望轨迹与实际轨迹误差较小，避障策略安全可靠性高。 |
| 作者： | 纪旭彬 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 司利增 |
| 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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