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冰雪路面下共享智能驾驶协同控制与优化方法
| 论文题名： | 冰雪路面下共享智能驾驶协同控制与优化方法 |
| 关键词： | 智能驾驶;控制算法;人机共驾;稳定性 |
| 摘要： | 车辆的稳定性控制是不同等级智能驾驶汽车高质量完成轨迹跟踪等功能的必要前提。在我国的北方尤其是东北地区，冬季的频繁降雪引发了大量的交通和安全问题。分布不均的道路积雪及融雪后形成的覆冰路面，造成车辆的各个轮胎与路面之间的附着系数各不相同，加大了车辆的控制难度；冰雪路面也会影响驾驶员的驾驶行为，因此研究冰雪路面下的车辆稳定性控制具有重要意义。本文在车辆模型中引入轮胎动态特性，以表征冰雪路面通过影响轮胎受力影响车辆整体受力的特点；使用优化模糊PID控制器和模型预测控制，提高车辆横向稳定性；计算驾驶员和控制器的目标一致性，构建高效的人机控制权重分配方法。论文主要研究工作如下： 1.针对冰雪路面特点，设计考虑轮胎特性的车辆动力学模型。冰雪路面下附着系数分布不均，导致轮胎受力左右不对称，需要分析各轮胎的受力及运动特性。本文基于轮胎滑移率和路面附着系数，计算轮胎的纵向力及侧向力，表征冰雪路面下非对称轮胎力的车辆动力学特性，为后续进行控制算法设计奠定基础。 2.针对车辆横向稳定性控制问题，分别设计优化模糊PID控制器和模型预测控制器。构建以加权路面附着系数和车辆纵向速度作为输入，以PD环节放缩系数作为输出的BP神经网络，对模糊PID进行优化；模型预测控制基于所构建的表征冰雪路面特性的车辆模型，构建约束条件和目标函数，实现车辆的横向稳定性控制。 3.针对人机协同控制过程中可能出现的目标冲突，设计权重分配器。基于驾驶员和控制器的控制增量，计算目标一致性及人机控制权重，实现间接共享控制。 4.基于CarSim/Simulink实现仿真实验，基于Linux和C++实现实车实验验证。利用ROS实现节点间通信，通过传感器获取车辆位置和状态信息，控制算法根据轨迹误差计算车辆的目标转角，验证控制算法在实车情况下的有效性。 |
| 作者： | 许富强 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 田彦涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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