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原文传递电动智能车辆的横纵向运动控制

论文题名：	电动智能车辆的横纵向运动控制
关键词：	智能车辆;横向控制;纵向控制;驾驶意图;预瞄距离自适应
摘要：	随着交通安全、出行效率等问题的日益严峻，世界各国都在积极研发智能车辆技术。而车辆运动控制作为该领域的核心技术之一，一直备受关注。目前，多数横纵向控制策略难以在保证对期望车速高精度跟踪的前提下，提高车辆的乘坐舒适性。其次，它们也存在车速和道路曲率变化对路径跟踪精度影响较大的问题。针对以上问题，本文提出了基于驾驶意图的纵向控制策略以及预瞄距离自适应的横向控制策略，设计了一种基于横纵向间耦合关系的协调策略。本文主要研究内容包括：　　1）在合理假设下建立车辆的横纵向动力学模型和横向驾驶员预瞄模型。然后对驾驶员在跟踪车速时的驾驶意图进行了深入研究，并基于模糊控制、PID控制设计了一种考虑驾驶意图的纵向车速跟随控制策略。其次，在预瞄跟随理论的框架下，采用滑模控制方法设计了一种预瞄距离自适应的横向路径跟踪策略。最后，通过MATLAB/Simulink和Carsim、AMEsim的联合仿真表明：本文所设计的纵向控制策略能在保证对期望车速高精度跟踪的前提下，提高车辆的乘坐舒适性；本文所设计的横向控制策略能在保证安全性的前提下，对不同曲率的道路皆能进行高精度跟踪。　　2）基于分解式协调控制构建了横纵向综合控制的结构框架。分别针对纵向以及横向控制设计了相应的协调策略。考虑到车辆横向运动对纵向控制的影响，设计了一种期望安全车速协调策略；考虑到车辆纵向运动对横向控制的影响，设计了一种基于车速与道路曲率的预瞄距离自适应计算方法，并在侧向运动中考虑车辆转向特性而对前轮转角控制量予以修正。最后，通过仿真验证了本章所设计的横纵向控制协调策略可以按照道路曲率规划出最优安全车速，并能在车速时变的条件下对不同曲率的道路均能进行较高精度地跟踪。　　3）最终，本文根据需求搭建了基于NI实时机的硬件在环测试平台，然后通过Veristand控制整个测试过程，将得到的实验数据进行处理。实验结果表明：本文所设计横纵向运动综合控制策略能按照道路曲率规划出最优安全车速，并能在保证一定车速跟踪精度的前提下，提高车辆乘坐舒适性；同时，也验证了该策略在车速时变的条件下，可以对不同曲率的道路均能进行高精度跟踪，并能保证控制的安全性及平稳性。
作者：	郭璧玺
专业：	车辆工程
导师：	郭金刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2021