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基于智行底盘的工业车辆规划与控制技术研究
| 论文题名： | 基于智行底盘的工业车辆规划与控制技术研究 |
| 关键词： | 工业车辆;智行底盘;多行驶模式;决策规划;轨迹跟踪 |
| 摘要： | 近年来，随着智能线控底盘和规划与控制技术的快速发展，应用于不同场景不同底盘的规划与控制技术的创新层出不穷。智行底盘就是一种新型结构创新底盘。其拥有集成的车轮模块，每个独立的车轮模块集驱动、转向和制动于一体，分别通过轮毂电机驱动，线控转向系统转向和制动系统制动。车轮模块通过特殊的结构设计可以使车辆绕任意一点转向中心转动，其经典的转向模式有四轮转向、斜行、横行及原地转向行驶模式。针对不同的转向模式拥有不同的应用场景，这促使了规划与控制技术在高自由度平台的应用，充分发挥了自动驾驶技术的长处。尤其是为解决现在工业车辆转向不灵活、厂区人力驾驶劳顿等问题提供了解决方案。 本文依托国家重点研发计划课题“多系统高效集成轮毂电机行动模块与整车转矩矢量分配技术”(2021YFB2500703)，基于智行底盘平台，开发适用于高自由度智行底盘多行驶模式的决策规划与轨迹跟踪算法。论文的主要工作内容如下： （1）开发了适用于智行底盘多行驶模式的决策规划算法。根据行驶模式的不同分别设计了四轮转向模式静态避障功能的路径决策规划算法和由行驶模式决定的速度规划算法，同时给予路点信息(发送给控制模块的跟踪点)加入了行驶模式标志位。通过设定的行驶模式标志位来决定规划的速度，按照原地中心转向模式、横行模式以及终点车速为0km/h的要求来确定需要的车速。 （2）开发了适用于智行底盘多行驶模式的轨迹跟踪算法。根据行驶模式的不同，针对四轮转向模式、原地转向模式、斜行模式分别设计了横纵向轨迹跟踪算法。对于四轮转向模式轨迹跟踪控制算法设计了增量式 PID算法和 LQR 算法，对于原地中心转向模式基于双层PID理论设计了航向角跟踪算法，对于斜行模式设计了由期望轨迹决定的定转角控制算法和PID纵向速度跟踪算法。 （3）搭建 Simulink-Carsim联仿仿真平台对开发的智行底盘多行驶模式的轨迹跟踪算法给予固定参考线来进行多行驶模式切换跟踪轨迹，从而验证跟踪精度与功能性。搭建 Prescan-Simulink-Carsim 联合仿真平台对开发的智行底盘多行驶模式决策规划算法和轨迹跟踪控制算法进行静态四轮转向避障和多行驶模式切换跟踪仿真，从而验证决策规划算法的静态路径决策和规划功能以及多行驶模式切换轨迹跟踪。 （4）针对前文的研究进行实车试验。通过调试定位传感器和惯导传感器，完成与整车控制器的 CAN 通讯网络。将试验车与传感器适配后，验证了车辆多行驶模式轨迹跟踪控制算法。实验结果表明，车辆通过多种行驶模式的切换完成了对特殊轨迹的跟踪。 |
| 作者： | 徐蕾 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 靳立强 |
| 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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