原文传递
FSAC无人方程式赛车底层设计与路径跟踪算法研究
| 论文题名： | FSAC无人方程式赛车底层设计与路径跟踪算法研究 |
| 关键词： | 无人驾驶;FSAC赛车;底层控制;路径跟踪 |
| 摘要： | 随着科技的进步和人民生活水平的提高，无人驾驶技术已成为当前汽车领域研究热点。中国大学生方程式作为国内各大高校学生展示前沿汽车研究成果的赛事平台，历时十一年发展成为三赛联动的大型赛事。针对赛事中技术规格最高的无人车赛，本文依托长安大学无人赛车队FSAC赛车开发项目，同时依托国家重点研发计划项目《面向机场行李转运的群体智能托运车辆研究与实践》（项目编号：2021YFE0203600）。开展赛车底层平台设计及路径跟踪算法研究，主要研究内容如下： （1）参照FSAC赛事运动规则与技术规则，分析车辆竞赛技术需求，开发FSAC赛车平台架构。设计赛车整车参数、三电系统参数以及整车架构。分析上层系统感知传感器、工控机性能要求，完成上层设备技术参数确定与整车布置。根据FSAC赛车执行机构运动工况，选取相应执行器，确认有人与无人系统之间的切换逻辑与机械连接结构，完成整车平台开发。 （2）FSAC赛车底层控制电路及算法设计。底层控制分为横、纵向两部分，纵向控制部分包括加速总成与制动总成，后者包括紧急制动系统、无人制动与常规制动机构；横向控制包括转向机械执行机构、底层硬件与控制算法。根据FSAC赛车转向、制动与加速三大执行机构的工作原理，开发底层平台控制系统，结合FSAC赛车检测、控制电路，搭建功能模块，完成下位机控制器硬件开发。 （3）FSAC赛车路径跟踪算法研究与应用。根据车辆动力学理论，经简化、线性化、离散化后建立三自由度车辆模型。基于该模型设计MPC横向控制器，引入车辆稳定性约束条件，如侧向加速度、质心侧偏角、车轮侧偏角等，实现前轮转角变化量控制。制定“S”形曲线、双移线两种仿真工况，对比高、中、低三种速度模式下的路径跟踪效果，验证MPC横向控制器的适应性、准确性与稳定性。 （4）FSAC赛车实车试验与数据分析。根据前期理论计算与工程设计，搭建FSAC赛车平台。采用FSAC直线加速、八字绕环与高速循迹三种工况，验证本文设计的赛车底层平台与路径跟踪算法在实际场景中的综合表现。根据车辆数据分析运行过程跟踪误差、控制精度、稳定性、系统鲁棒性等多项指标，参考FSAC赛事运动要求，证明本文设计的FSAC赛车性能满足车辆竞赛需求。 |
| 作者： | 王孟恩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 韩毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
