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基于多段曲线拼接拟合的智能汽车路径规划与跟踪控制研究
| 论文题名： | 基于多段曲线拼接拟合的智能汽车路径规划与跟踪控制研究 |
| 关键词： | 智能汽车;路径规划;RRT算法;贝塞尔曲线;模型预测控制;联合仿真 |
| 摘要： | 无人驾驶车辆技术在智能交通系统和军事领域有着广泛的应用前景，现如今随着我国汽车保有量的逐年递增，道路交通安全等问题亟待解决，而发展自动驾驶技术是解决这些问题的一个重要突破口。在实现汽车完全自动化的过程当中，路径规划及跟踪控制是自动驾驶汽车研究领域的核心问题，其性能的好坏直接决定了无人驾驶车辆行驶过程的综合性能。 然而，由于无人驾驶车辆路径规划相关技术是由自由移动机器人的路径规划方法演变而来的，在应用到无人驾驶车辆时会存在未将乘客的直观感受即路径的乘坐舒适性放在一个重要的分析位置上。另外，对生成可执行路径的耗时即算法实时性也存在着考虑不充分的问题。因此，导致规划模块所提供的路径质量较低，从而影响了整个无人车系统的综合性能。 本文针对智能驾驶汽车路径规划问题，以智能汽车为研究对象，以自由移动机器人的路径规划技术为研究基础，系统改进智能驾驶汽车的路径规划算法，建立基于模型预测控制理论(ModelPredictiveControl)下的多段贝塞尔曲线拼接的局部路径规划及跟踪的方法。本文主要的工作内容如下： 一、在传统快速随机树路径规划方法的基础上，结合车辆的运动学模型对快随机树算法进行优化与改进。为提升快速随机树路径规划算法输出路径的平滑性，设计一种结合车辆转向能力的度量函数。并设计仿真实验对比改进前后输出路径的质量。 二、研究全局路径拼接拟合的方法。基于贝塞尔曲线自身所具备的特殊性质，提出一种分段式拼接的全局路径拟合方法。结合无人驾驶车辆的实际运行工况，形成一套完整的拼接拟合流程。 三、研究路径跟踪控制方法，基于模型预测控制理论并结合车辆动力学模型设计相应的路径跟踪控制器，实现对规划模块所输出的路径进行跟踪控制。设计不同的运行工况，对所设计的控制器效果进行仿真验证。 |
| 作者： | 秦雪帅 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 王旭东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆工商大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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