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非结构化道路下离轴式拖挂车辆主动避障控制研究

Research on Active Obstacle Avoidance Control of Off-axis Trailing Vehicle on Unstructured Road

作     者:胡丹丹 尹鹏飞 牛国臣 赵金聚 Hu Dandan;Yin Pengfei;Niu Guochen;Zhao Jinju

作者机构:中国民航大学机器人研究所天津300300 

出 版 物:《汽车工程》 (Automotive Engineering)

年 卷 期:2023年第45卷第12期

页      面:2318-2329页

核心收录:

学科分类:08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0823[工学-交通运输工程] 

基  金:天津市科技计划项目(17ZXHLGX00120) 中央高校基本科研业务费专项资金(3122019043)资助。 

主  题:离轴式拖挂车辆 非结构化道路 模型预测控制 主动避障 全挂车 

摘      要:为实现离轴式拖挂车辆在非结构化道路下的主动避障,提出一种基于拖挂车辆模型预测控制的主动避障控制器,且无须全局路径与路径跟踪器支持。首先,基于刚体运动学和非完整约束建立挂接全挂车的拖挂系统运动学模型,并对其运动特性分析与验证。其次,根据拖挂系统运动学模型建立离轴式拖挂车辆的预测模型。最后,提出一种无须全局路径支持,且满足拖挂车辆转弯避碰的惩罚函数,并针对拖挂系统的安全性与稳定性设计目标函数,采用非线性求解器对目标函数优化,将优化输出离散控制序列作用于拖挂系统。仿真与实车实验表明,离轴式拖挂系统主动避障控制器能使拖挂车辆在满足剪切碰撞约束的前提下安全避障,且全挂车避障路径与非避障最短路径的横向误差及航向误差均能收敛。

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