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原文传递智能商用车轨迹跟踪控制与换道轨迹规划研究

论文题名：	智能商用车轨迹跟踪控制与换道轨迹规划研究
关键词：	商用车;智能驾驶;车道保持;换道路径规划;横向轨迹跟踪;稳定性控制
摘要：	智能商用车因为可以减轻汽车驾驶员的工作负担和提高车辆安全性的特点而被研究学者广泛关注，随着货运汽车保有量和公路货物运输量的不断增长、人们对汽车驾驶舒适性和安全性需求的不断增加、政府部门的扶持、因此，研究商用车智能驾驶是未来发展的必然趋势，并且其发展有望先行于乘用车，目前商用车智能驾驶受到各科研院所、物流运输企业和商用车制造商的关注与重视。本文针对商用车在结构化高速公路行车时与智能驾驶相关的车道保持辅助系统开发、换道轨迹规划、横向路径跟踪三方面内容，围绕商用车车道保持、换道轨迹规划和车辆横向动力学控制等问题展开研究。　　（1）车道保持辅助系统开发测试。为了缓解驾驶员的压力，降低因驾驶员不当操作的原因而引起交通事故的概率，因此开发先进的驾驶辅助系统即车道保持辅助系统用来优化驾驶员操纵行为用来实现商用车高速行车时车道保持功能。采用多点预瞄的思想，合理的选择预瞄点和预瞄距离，将各预瞄点处的侧向偏差加权计算通过PID(Potential Induced Degradation)控制算法计算得到控制量后，发送给底层转向执行器，控制车辆保持车道中心线行驶，最后利用实验室现有实验台进行硬件在环测试，实验结果表明所开发的车道保持辅助系统能够准确的跟随当前车道中心线，使车辆平稳行驶从而减轻驾驶员压力。　　（2）基于五次多项式进行换道路径规划。利用五次多项式结合周围交通状况、道路环境、和车辆的自身状态等信息，再考虑到相应的优化目标及设定的约束条件，规划出一条道路曲率变化不大且时间上连续的换道轨迹，具体方法是通过对换道过程中的侧向加速度进行限制，利用换道轨迹方程推导出侧向加速度公式，并通过极值原理求取满足换道要求的换道时间，再通过对换道轨迹结束时终点坐标的设计，进行换道路径的规划，最后得到一条符合路径规划要求的光滑、连续的换道轨迹曲线。　　（3）商用车横向动力学控制。结合整车横向动力学与纵向车速综合考虑商用车横向轨迹跟踪过程中兼顾路径跟踪的精度和横向稳定性控制问题，设计了商用车横向路径最优跟踪控制器，通过建立横摆和侧倾运动的二自由度车辆动力学模型，确定了状态观测量和控制器输出值，考虑横向稳定性评价指标设计了理想横摆角速度生成器，基于最优控制性能评价指标设计了商用车横向路径跟踪最优控制器，最后利用商用车横向控制策略验证平台进行硬件在环测试，实验结果表明被控车辆在控制器的作用下具有良好的路径跟踪能力和横向稳定性。　　本研究为商用车智能驾驶的研究提供了参考方向，在兼顾横向稳定性的同时提高了车辆横向运动位置跟踪精度，提升了车辆行驶安全性。
作者：	姚俊明
专业：	车辆工程
导师：	朱永强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	青岛理工大学
学位年度：	2022