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智能车弯道自适应巡航控制方法研究
| 论文题名： | 智能车弯道自适应巡航控制方法研究 |
| 关键词： | 自适应巡航控制;道路曲率估计;目标跟踪;滑模控制;模型预测控制 |
| 摘要： | 随着科技的发展，智能化成为了现代汽车未来的重要发展方向。自适应巡航（AdaptiveCruiseControl，ACC）作为先进驾驶辅助系统的重要组成部分，可有效减少驾驶员的驾驶负担，提高道路利用率，减少拥堵，受到了学术界和企业界的广泛重视。弯道工况下ACC容易受到非本车道前车的干扰，且需要进一步提高巡航过程中车辆的横向稳定性。为此，本文在基于视觉的弯道曲率计算基础上识别本车道前车，并研究综合考虑横向稳定性及车距保持性能的横纵向协调控制方法，具体工作如下： 为有效获取道路曲率并确定前车是否位于本车道内，研究基于视觉传感器的车道线检测方法，通过图像预处理、特征提取、逆透视变换、车道线基点定位及拟合，获取本车前方道路的曲率半径；基于毫米波雷达传感器计算主车与前车的相对位置基本信息，建立弯道车辆车道关系识别模型。基于Prescan/Simulink搭建弯道ACC仿真环境，验证所研究曲率计算及车道位置关系判别的有效性。 为保障车辆弯道巡航的横向稳定性，对弯道巡航时的行车状态进行分析，选取横摆角速度和质心侧偏角作为衡量稳定性的主要参数，并基于二者设计加权滑模控制器，并研究附加横摆力矩分配策略，将滑模控制的输出转化为车轮的附加制动力实现横向稳定性控制。 为实现弯道条件下车辆的ACC功能，设计基于模型预测控制理论的ACC控制器。控制器以车间距误差、速度误差、主车相对加速度和期望加速度增量为状态变量，建立状态空间方程，通过设定目标函数与考虑舒适性的约束条件优化求解控制时域内的期望加速度。在此基础上，研究横纵向协调控制方法，在保障横向稳定性基础上，实现车辆对本车道前车的车距保持控制。 最后，在Carsim/Simulink联合仿真环境下，对本文研究的弯道ACC控制方法进行验证。首先对预测时域长度进行确定，并考虑定曲率及变曲率两种弯道工况，对不同前车车速条件下主车的速度、加速度、车距保持误差及横向稳定性综合分析，验证所提横纵向协调控制方法的有效性。在此基础上，设计相邻车道车辆切入、本车道车辆切出等特殊工况，验证控制方法的工况适应性。仿真结果表明，本文研究方法可以在不同弯道工况下有效识别并跟踪本车道前车，具有良好的横向稳定性及车距保持精度，满足智能车在弯道ACC的多目标需求。 |
| 作者： | 梁瑞田 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李琳辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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