自动泊车系统建模与控制策略研究

作     者：曹玉飞 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李伟

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：平行泊车 变论域模糊控制 MATLAB仿真 ADAMS仿真 

摘      要：伴随汽车保有量的迅速上升,城市内的停车位已不能满足人们的需求,不断恶化的泊车环境为驾驶者泊车带来了巨大挑战,正因如此自动泊车系统应运而生,自动泊车技术成为现代车辆智能化研究的热点之一,开展自动泊车系统及相关技术的研究具有重要意义。本文采用理论研究和仿真分析相结合的研究方法,以平行式泊车作为研究对象,对自动泊车系统开展大量而有效的研究工作,对自动泊车系统的构成、工作原理以及自动泊车系统的模型进行深入的分析研究,设计一种泊车控制策略,同时创建虚拟的整车动力学模型,并验证此策略的有效性。本文主要完成了以下工作:首先,对自动泊车系统的构成、工作原理、泊车过程进行理论研究,建立自动泊车系统的转向模型,并对转向模型进行扩展,通过对转向系统结构的分析,推导出方向盘转角与车轮转角之间的传动比,依据阿克曼转向原理,得到转弯半径与方向盘转角的对应关系。其次,建立前轮转向运动学模型,利用数学公式和几何关系推导出车辆低速泊车的转向运动微分方程。最后,依据平行泊车过程,建立平行泊车路径的数学模型。然后,依据运动学微分方程和泊车路径数学模型,基于可变论域模糊控制,设计一种泊车的控制策略,并在MATLAB/Simulink中创建转向运动和泊车的仿真模型,在MATLAB环境下模拟平行泊车的过程,仿真的结果表明可以将车辆成功的停车入位。其次,在轿车模块ADAMS/Car中创建虚拟的整车动力学模型,在泊车过程中,对轮胎的静态特性、整车的稳态转向特性、及车辆的运动轨迹进行仿真,验证所建模型的正确性。最后,针对泊车工况,将在ADAMS/Car模块中建立的虚拟车辆物理模型与在MATLAB/Simulink中建立的控制模型结合在一起,创建联合仿真模型,仿真结果表明此泊车策略的有效性。