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基于无模型自适应预测控制的自动泊车算法研究
| 论文题名： | 基于无模型自适应预测控制的自动泊车算法研究 |
| 关键词： | 自动泊车;无模型自适应控制;车位识别;路径规划;路径跟踪 |
| 摘要： | 随着汽车保有量的持续增长，泊车难的问题日益凸显，自动泊车技术的问世为泊车问题的解决打开了新的思路，自动泊车系统的研究成为热点。针对目前自动泊车系统中存在的对不规则车位识别能力较弱以及控制器可移植性较差的问题，本文提出一种无模型自适应预测自动泊车控制算法，并从车位识别、路径规划、路径跟踪三个方面进行研究，提升自动泊车系统智能化水平。 首先，根据车辆尺寸及运动参数确定车辆平行泊车所需的最小车位尺寸参数，通过对超声波传感器测距特性及在车位检测中的工作原理进行介绍，在分析泊车常见的多种典型规则、不规则车位工况特征及车位识别方法的基础上，给出车位检测算法逻辑结构,并在Simulink/PreScan联合仿真平台中对车位识别算法进行仿真分析。 其次，基于阿克曼转向原理给出车辆的泊车运动学模型并对其车身轮廓运动方程进行推导。通过分析介绍A*算法的启发函数和算法工作流程，并在给定泊车起止点坐标、障碍物位置的基础上对A*算法进行仿真分析。在此基础上给出考虑车辆运动学约束的混合A*泊车路径规划算法，并对其节点拓展方式、启发函数以及算法伪代码进行分析描述。同时选取Reeds-Sheep曲线在混合A*算法节点拓展靠近目标点时进行辅助路径搜索，并对其碰撞约束以及代价函数约束进行设计，最后在MATLAB中验证算法的有效性。 再次，在对泊车离散运动学模型分析的基础上，确定自动泊车路径跟踪的控制目标，并给出原型无模型自适应泊车路径跟踪控制方案，与PID算法在Simulink中进行泊车路径跟踪效果对比。此外针对自动泊车系统可能存在的时滞问题，通过对控制算法、预报算法以及PPD估计算法进行设计，给出与预测控制相结合的无模型自适应预测泊车路径跟踪控制方案，并进行路径跟踪的仿真分析。 最后，基于Simulink-PreScan联合仿真平台，对自动泊车系统进行多种泊车工况下的仿真实验，仿真结果表明本文设计的自动泊车系统算法可以实现对多种类型的平行泊车位的准确识别，同时规划出无碰撞的泊车路径，并成功自动泊车入位。 |
| 作者： | 褚清国 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 罗勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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