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含不确定性参数的自动驾驶局部路径规划及稳健优化控制
| 论文题名： | 含不确定性参数的自动驾驶局部路径规划及稳健优化控制 |
| 关键词： | 自动驾驶;局部路径规划;不确定性;稳健优化控制 |
| 摘要： | 在自动驾驶中，车辆模型参数一般是预设值，与实际车辆参数存在差异，同一批车辆在生产制造中也会存在误差，即使是同一辆车随使用时间的增加，车辆参数也会发生改变，其中轮胎侧偏刚度的不确定性对于自动驾驶路径规划和控制策略有比较大的影响。针对上述情况，对局部路径规划及跟踪控制器稳健优化等方面进行了理论研究及仿真验证。 （1）对含有不确定性参数的车辆模型进行动力学分析。建立了二自由度双轨车辆动力学模型，先分别对8个车辆参数进行了灵敏度分析，然后通过使用Chebyshev区间法分析了车辆参数的不确定性对整车操纵稳定性的影响。并与扫描法和蒙特卡洛法对比，验证了Chebyshev区间法对于参数区间不确定性的表示的合理性和有效性。 （2）考虑不确定性参数的路径规划及控制器的设计。基于车辆运动学模型，设计了以5次多项式拟合的考虑动态障碍物的影响的局部路径规划器；基于线性时变的双轨二自由度车辆动力学模型，设计了路径跟踪控制器。考虑到车辆参数的不确定性对路径规划及控制的影响，建立了6Sigma稳健优化模型，设计模型目标函数和约束条件，对路径规划算法中的避障函数和目标函数进行优化，形成一套考虑不确定性的路径规划策略，使优化后的规划策略更好。 （3）软件在环和硬件在环的联合仿真验证。利用PreScan和CarSim仿真软件，搭建自动驾驶路径规划的道路场景和车辆动力学模型，利用MATLAB/Simulink平台，开发自动驾驶路径规划和控制系统，在不同工况下，进行了优化后路径规划避障仿真。研究道路场景、车辆速度、路面摩擦系数和障碍物数目对自动驾驶路径规划和控制算法避障性能的影响，最后利用LabView软件进行系统与NI设备、V2X设备的硬件在环试验，验证了控制策略的实际应用效果。 |
| 作者： | 王亚男 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张云清 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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