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基于模型预测控制的无人驾驶汽车横纵向综合控制
| 论文题名： | 基于模型预测控制的无人驾驶汽车横纵向综合控制 |
| 关键词： | 无人驾驶汽车;横向控制;纵向控制;模型预测控制 |
| 摘要： | 随着汽车保有量的逐年递增，越来越多的交通问题也暴露了出来，近些年来为解决这些问题，无人驾驶汽车技术已经成为了政府机关、企业和高校研究院研究的聚焦点，其中作为无人驾驶汽车技术中较为底层的横、纵向运动控制问题更是研究的核心。同时，由于无人驾驶汽车横纵向运动会出现互相干涉的现象，所以对无人驾驶汽车的横纵向综合运动控制展开研究是十分有必要的。本文基于模型预测控制算法，分别设计了无人驾驶汽车横、纵向及其综合控制器，以解决具有强非线性、强耦合的无人驾驶汽车运动控制问题。本文主要研究内容如下： （1）首先对模型预测控制的三大核心进行阐述，这三大核心分别是：预测模型、滚动优化和反馈校正，其中在预测模型部分重点介绍了有关线性化和离散化的必要性和原理。此外，描述了关于整车的横、纵向动力学模型的搭建过程，同时为下层纵向运动控制器搭建了传动系统和制动系统的动力学模型。最后简单陈述了有关联合仿真实验平台的搭建方法。 （2）针对所搭建的整车横向动力学模型先进行了线性化和离散化处理，再根据所得到的预测模型设计了横向运动控制器，控制器根据相关车辆状态参数优化求解出方向盘转角，从而实现对车辆的控制。最终选取双移线路径作为期望轨迹进行了联合仿真实验，结果表明本文所设计的横向控制器能够实现对车辆的横向运动控制，同时还能够满足为舒适性所设置的约束条件。 （3）在面对整车纵向动力学模型时采用了一种较为巧妙的方法进行线性化处理，然后离散化后得到预测模型，根据预测模型设计了纵向上层运动控制器，控制器求解出所需驱动力或制动力，并由纵向下层运动控制器求解出相应的节气门开度或者制动主缸压力，最后选取了NEDC的部分工况进行了联合仿真实验。结果说明本文所设计的纵向控制器能够实现对车辆的纵向运动控制，同时还能够保证车内乘员的舒适性。 （4）在最后，本文选取车辆纵向车速作为横纵向控制的耦合点，结合前文所设计的横、纵向运动控制器设计了横纵向综合运动控制器，最后选取了合适的工况进行了联合仿真实验。结果说明能够实现对车辆横、纵向的综合控制，且同时能够满足舒适性的要求，最后通过计算每一次控制器求解所花费的时间，说明本文所设计的横纵向综合运动控制器能够满足实时性的要求。 |
| 作者： | 梁栋 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 胡博;余浩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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