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基于EPS的车道保持控制系统设计与研究
| 论文题名： | 基于EPS的车道保持控制系统设计与研究 |
| 关键词： | 汽车车道保持控制系统;偏离预警;行车安全性;模型预测控制 |
| 摘要： | LDW和LKA是驾驶辅助系统的重要分支，是自动化、智能化道路上的必走之路，它能够帮助人们更好地驾驶车辆，对驾驶员无意识偏离车道的情况进行报警，主动纠正车辆回到道路中间来，提高行车安全性，减少交通事故的发生。 首先，以整车为研究对象并进行合理的假设与简化，根据牛顿定律对车辆的受力情况及运动特性进行分析，得到考虑轮胎纵向滑移的三自由度车辆模型，以及系统的状态方程。在满足功能的前提下，把EPS简化为转向盘和转向管柱、助力电机、齿轮齿条三部分，并对各部分进行推导分析。助力特性表现了EPS的助力及转向情况，通过对不同助力特性曲线的分析对比，设计了满足要求的直线型助力特性曲线，并以查表的形式搭建其仿真模型。 其次，通过对当前常用预警算法进行对比分析，考虑到算法的及时性、准确性，以及设计的复杂程度，采用了DLC和TLC联合预警算法。通过车路侧向距离与不同速度的距离阈值进行对比，判断是否报警。同时从转向灯、转向力矩和速度变化率三个方面对驾驶员的操作状态进行判断，以避免误报警造成对驾驶员的干扰，同时能保证驾驶员的驾驶优先权。在simulink中搭建了预警算法，与Carsim进行了联合仿真，结果表明了预警算法能够按照设计要求进行准确报警。 最后，针对车辆模型的特点，考虑到车道保持过程中的响应速度和稳定性，采用模型预测控制算法设计车道保持控制器。通过对模型进行处理，添加约束，设计合适的目标函数，优化求解得到一系列控制量。将第一个控制量输入给驾驶员模型，转化为方向盘转矩后输入给EPS，最后输出左右车轮转角给车辆，实现车道保持。在Matlab/Simulink中搭建了控制策略及三自由度车辆仿真模型和EPS仿真模型，并与Carsim进行了联合仿真，对EPS的助力特性进行了验证，对车辆的偏离修正和道路跟踪策略进行了验证。分析结果得到随着车速的增加，助力减小，符合驾驶需求；所设计的控制器能够实现直线道路上不同速度下的偏离修正及低速下弯曲道路的轨迹跟踪。 |
| 作者： | 邵文生 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 谭伟;姚祖明 |
| 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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