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考虑系统时滞的智能汽车纵向控制
| 论文题名： | 考虑系统时滞的智能汽车纵向控制 |
| 关键词： | 智能汽车;制动系统;纵向控制;动力学模型 |
| 摘要： | 随着智能化时代的到来，智能汽车在汽车工程领域逐渐成为研究热点和前沿课题。其中车辆纵向控制系统更是作为智能汽车辅助系统的关键部分，对于减少交通安全问题具有重要意义。 本文以车辆动力学和控制理论为基础，搭建车辆纵向动力学模型，并根据模型预测控制算法进行纵向速度规划；同时分析车辆制动过程的动态特性，搭建具有时滞环节的制动系统模型；并在此基础上考虑由外部环境变化引起的扰动，建立含有扰动的时滞制动系统模型；基于上述建立的两种模型，根据Smith预估器原理和自抗扰控制器原理，结合PID控制理论，分别设计时滞控制器和时滞自抗扰控制器，在保证系统对参考速度曲线跟踪的前提下，克服输入时滞和扰动对制动系统的影响。本文的主要研究内容主要有： （1）通过对车辆纵向动力学系统的研究分析，基于车辆动力学理论，搭建一种能精确反映系统运动特性的车辆纵向动力学系统仿真模型。通过对车辆制动系统的工作原理进行分析，研究汽车实际制动过程的动态特性，搭建车辆制动系统时滞模型。 （2）以纵向动力学模型为基础，搭建包含汽车初始位置、目标点位置、控制量约束在内的汽车纵向运动场景。通过模型预测控制算法在控制车辆模型从初始位置运动至目标点位置的同时规划出速度序列作为智能汽车运动控制的参考值。 （3）以制动系统时滞模型为对象，在传统PID控制理论的基础上结合Smith预估补偿器原理，设计Smith-PID时滞控制器，以克服控制量输入时滞对制动系统的影响。并在时滞模型的基础上进一步考虑由于外界环境变化引起的扰动对制动系统产生的影响，建立存在扰动和时滞的制动系统模型，设计基于自抗扰控制原理的时滞自抗扰控制器。在不同时滞和干扰下进行仿真验证，仿真结果表明，当系统处于输入时滞和存在干扰状态时，在保证系统稳定性的前提下，能够实现对制动过程中纵向速度的渐进跟踪，且控制器鲁棒性能良好。 |
| 作者： | 鲁雅阁 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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