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智能车辆自动泊车路径跟踪的非光滑控制策略

江苏大学学报（自然科学版） 2017年第5期38卷 497-502页

作者：江浩斌李臣旭马世典丁世宏张超江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏大学汽车工程研究院江苏镇江212013 江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 众泰汽车工程研究院浙江杭州310000

针对车辆的非线性非完整约束特性导致的自动泊车路径跟踪实时控制精度不高,致使库内调整次数增加或车辆最终停放位姿不理想等问题,提出一种基于非光滑控制的自动泊车路径跟踪控制策略.通过对车辆动力学跟踪误差模型的降阶转换,推导了2阶... 详细信息

针对车辆的非线性非完整约束特性导致的自动泊车路径跟踪实时控制精度不高,致使库内调整次数增加或车辆最终停放位姿不理想等问题,提出一种基于非光滑控制的自动泊车路径跟踪控制策略.通过对车辆动力学跟踪误差模型的降阶转换,推导了2阶、3阶子系统的级联系统有限时间跟踪控制方程.基于此降阶控制方程,以车辆动力学模型中的方向盘转角和车速作为输入,设计具有全局渐近稳定特性的路径跟踪控制器,并进行了仿真分析.结果表明:与传统方法相比基于非光滑控制的路径跟踪控制方法达到了有限时间内全局精确跟踪参考泊车路径的目的,具有强抗扰动性和快速收敛性.

关键词：自动泊车路径跟踪非光滑控制动力学跟踪误差模型级联系统

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自动泊车过程中运动控制系统设计

自动泊车过程中运动控制系统设计

作者：吕雪驹东南大学

学位级别：硕士

随着我国经济发展水平的不断提高,汽车日益成为人们常见的出行工具。而城市汽车保有量的不断增加,加剧了城市交通的拥堵程度,寻找空余车位并顺利实现泊车入库已经成为困扰驾驶者的普遍难题。目前,虽然国内整车厂已经量产了不同类型的泊... 详细信息

随着我国经济发展水平的不断提高,汽车日益成为人们常见的出行工具。而城市汽车保有量的不断增加,加剧了城市交通的拥堵程度,寻找空余车位并顺利实现泊车入库已经成为困扰驾驶者的普遍难题。目前,虽然国内整车厂已经量产了不同类型的泊车辅助产品,但全自动泊车功能仍不成熟。全自动泊车过程中,运动控制是实现自动泊车的关键技术之一。自动泊车运动控制是指依据车辆当前速度、加速度、距终点距离和档位信息等,按照泊车控制算法中的逻辑做出决策,并向制动控制系统、发动机控制系统等执行器发出控制指令,以得到平顺的速度。本文以泊车辅助功能为基础,分析车辆运动学模型,设计车辆低速纵向运动控制系统,继而实现全自动泊车。本文为满足系统需求,首先分析了车辆运动学模型和车辆运动控制的影响因素,简要搭建了车辆运动控制系统模型。其次,设计了自动泊车运动控制系统架构,并搭建了实现该系统的硬件平台。然后,详细介绍了如何实现自动泊车纵向运动控制,包括纵向距离规划、自动泊车纵向控制策略的设计与优化。纵向距离规划采用多项式逼近规划的方法、纵向控制策略使用了前馈+自适应闭环PI(proportion integral)反馈控制器等。最后,对本文设计的自动泊车运动控制系统进行实车调试以实现快速原型验证。本文设计的运动控制系统在已有的泊车辅助基础上通过搭建ES1000硬件平台实现快速原型验证,软件基于AUTOSAR系统架构且由ETAS提供的ERCOS操作系统实现。试验分别选取平行泊车与垂直泊车两个工况,试验结果表明,本文设计的自动泊车运动控制系统能够完成自动泊车,且泊车速度表现平顺,体验舒适。

关键词：自动泊车运动控制前馈+自适应闭环 PI(比例积分)反馈控制器快速原型验证

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自动泊车系统关键技术研究

自动泊车系统关键技术研究

作者：王晓彤重庆大学

学位级别：硕士

随着车辆智能化程度的提高,自动泊车技术逐渐成为研究热点。自动泊车功能不仅提升了泊车便利性、安全性,而且具有广泛的应用前景和社会价值,能够进一步推动汽车智能化产业链的发展。本文针对自动泊车系统关键技术进行研究,通过设计轨迹... 详细信息

随着车辆智能化程度的提高,自动泊车技术逐渐成为研究热点。自动泊车功能不仅提升了泊车便利性、安全性,而且具有广泛的应用前景和社会价值,能够进一步推动汽车智能化产业链的发展。本文针对自动泊车系统关键技术进行研究,通过设计轨迹规划系统、车辆定位系统和跟踪控制系统,实现能够满足安全性和可靠性的自动泊车功能。首先,针对搭载超声波传感器的自动泊车系统进行总体设计,并对基于车辆侧方传感器的车位检测算法进行验证。实验表明,对于车位边沿检测存在误差的情况,通过设置补偿参数可以使泊车系统识别到准确的车位长度。其次,建立泊车过程的运动学模型,在考虑车辆位置约束和碰撞约束的情况下,规划基于圆弧和直线的多段式泊车路径。通过设计不同工况的仿真实验,证明所述算法可以实现有效的泊车路径规划。进一步,为保证泊车过程轨迹跟踪控制的精度,对基于轮速传感器的车辆定位方法进行研究。通过设计卡尔曼滤波器滤除轮速噪声和利用最小二乘法估计车轮滚动半径的修正系数,可以得到更加准确的轮速信息,使车辆位置最大误差控制在1%范围内,为跟踪控制系统提供了更加准确的位置反馈信息。本文提出了一种基于轨迹特征参数的数据存储方法,通过设计以轨迹横向距离误差作为输入变量、方向盘转角信号作为输出变量的预瞄式PID控制系统,对车辆进行跟踪控制,仿真实验表明所述控制策略具有可行性。为验证自动泊车系统的性能,本文基于dSPACE快速控制原型,搭建了具备感知功能、决策功能和人机交互功能的试验样车总体架构,并设计了多组不同车位尺寸、不同泊车方位的工况进行测试验证。试验结果表明,当车位大小适中、泊车过程满足相关技术指标时,无论选择左侧车位还是右侧车位,车辆均能实现平行泊车和垂直泊车。

关键词：自动泊车轨迹规划车辆定位跟踪控制

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自动泊车路径规划及跟踪控制方法研究

自动泊车路径规划及跟踪控制方法研究

作者：尤田田合肥工业大学

学位级别：硕士

随着我国汽车保有量的逐年上升,以及智能化、网联化等“新四化”概念的提出,使得众多企业、院校将目光聚集到汽车智能辅助系统上。其中自动泊车系统作为智能辅助系统的典型代表,已经成为目前的研究热点。本文采用路径规划-跟踪控制的方... 详细信息

随着我国汽车保有量的逐年上升,以及智能化、网联化等“新四化”概念的提出,使得众多企业、院校将目光聚集到汽车智能辅助系统上。其中自动泊车系统作为智能辅助系统的典型代表,已经成为目前的研究热点。本文采用路径规划-跟踪控制的方法对自动泊车系统进行研究。首先,通过车辆在泊车过程中的运动分析,建立了车辆的二自由度运动学模型。根据车位特点讨论了超声波传感器检测三种空间车位的方法以及融合超声波传感器与视觉传感器的车位检测方法。其次,根据平行车位、垂直车位以及斜式车位的特点,规划出相应的基于圆弧-直线的泊车路径,之后再根据车辆的几何关系以及相关参数确定平行车位的最小车位尺寸。通过对平行车位、垂直车位以及斜式车位进行避障分析,确定相应的泊车起始区域。当车辆位于起始区域内时,车辆的转弯半径将随着初始位置变化而变化,解决了泊车路径规划中受起始位置限制的问题。然后,采用模糊控制的方法对车辆路径进行跟踪控制。基于模糊控制的路径跟踪控制方法是根据驾驶员及专家知识经验,选取合适的隶属度函数和模糊逻辑以及变量值作为模糊控制器的输入量和输出量。之后通过在matlab/simulink软件中搭建的自动泊车系统跟踪控制仿真模型,对三种车位的泊车路径分别进行跟踪控制,验证所设计的模糊控制器的合理性及有效性。最后,搭建以某乘用车为基础的实验平台,根据所提出的泊车方案,进行车位识别以及平行泊车、垂直泊车和斜式泊车的实车实验,对所提出的车位检测方法和路径规划方法进行验证。

关键词：自动泊车路径规划路径跟踪起始区域计算

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自动泊车路径仿真和运动控制研究

自动泊车路径仿真和运动控制研究

作者：吴冰合肥工业大学

学位级别：硕士

城市汽车的保有量不断增加导致泊车空间逐渐减小，泊车空间周边的环境也变得更加复杂，对于不熟练的驾驶员来说泊车是个难题，影响着行车安全，随着汽车电子技术快速发展，对自动泊车系统研究也逐渐深入，系统可以减小泊车难度，提高安... 详细信息

城市汽车的保有量不断增加导致泊车空间逐渐减小，泊车空间周边的环境也变得更加复杂，对于不熟练的驾驶员来说泊车是个难题，影响着行车安全，随着汽车电子技术快速发展，对自动泊车系统研究也逐渐深入，系统可以减小泊车难度，提高安全性，因此自动泊车系统是汽车安全系统重要的组成部分。本文以某SUV车型为研究对象，建立车辆在低速时的运动学模型，通过逆向路径规划分析平行泊车和垂直泊车过程中可能发生的碰撞点，计算一次性完成泊车所需的最小泊车空间以及确定泊车的初始点;实车试验采集泊车过程的数据，采用不同的数据样本用于粒子群优化的神经网络，避免对安全距离等多种约束关系的分析，使生成的泊车路径能较好适用于实际泊车过程。仿真结果和实车试验均表明按照上述方法生成的路径泊车成功率较高;结合模糊控制和神经网络理论，建立泊车模糊控制器，经过对不同大小的泊车位进行泊车仿真，采用多步入库的方式，汽车能在更小的空间内完成泊车，泊车路径更合理和安全。根据自动泊车系统功能的需求，对自动泊车系统的硬软件做了设计，选用飞思卡尔MC9S12XDT512芯片作为系统的主控芯片，用超声波探测泊车空间周围环境，通过模糊控制器输出转向盘所需的转角，用PWM的方式控制转向电机的转动角度

关键词：自动泊车神经网络模糊控制路径仿真电动转向

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自动泊车路径规划与运动控制研究

自动泊车路径规划与运动控制研究

作者：李家齐长安大学

学位级别：硕士

汽车作为一种方便、快捷的交通工具,已经成为人们生活的重要组成部分。近年来每千人汽车保有量逐年上升,造成车位数量不足、车位尺寸小、泊车入位困难等问题。自动泊车系统能够实现自主寻车位、自动泊车,可以有效的解决以上问题,并且可... 详细信息

汽车作为一种方便、快捷的交通工具,已经成为人们生活的重要组成部分。近年来每千人汽车保有量逐年上升,造成车位数量不足、车位尺寸小、泊车入位困难等问题。自动泊车系统能够实现自主寻车位、自动泊车,可以有效的解决以上问题,并且可以减轻驾驶员的泊车负担,已成为当前研究的热点。本文依托国家重点研发计划项目“新型多功能智能车载终端研制及应用(2018YFB1600701)”对自动泊车进行了研究,主要研究了自动驾驶车辆在停车场场景下自动泊车的决策方法、路径规划和运动控制。本文主要研究内容包括:首先,研究自动驾驶车辆在停车场场景下自动泊车决策方法。选取常见的停车场进行分析,对驾驶工况做出分析与设定,基于Pre Scan建立停车场仿真模型;分析了在自动泊车场景下可能的一系列驾驶操作,总结出四种自动驾驶车辆在AVP服务的驾驶场景下的基本驾驶行为模式,结合有限状态机建立自动驾驶车辆自动泊车决策模型,并使用Simulink中的Stateflow模块搭建了状态机模型,以此进行自动泊车场景下的自动驾驶车辆决策。其次,研究自动驾驶车辆自动泊车路径规划方法。本文考虑到单一的A算法和人工势场法在规划车辆路径时都存在不足的问题,提出两者相融合的路径规划方法,设计出人工势场法和A算法融合的寻泊车位全局路径规划方法,方法结合了A算法和人工势场法的优点,并设定条件进行算法的切换从而规避了单一算法的缺点;针对融合算法所规划出轨迹不完全符合车辆运行条件的问题,考虑到车辆模型的运动学约束,基于Dubins曲线设计全局路径优化方法;基于Reeds-Shepp曲线设计垂直泊车轨迹规划方法。最后通过仿真验证自动泊车轨迹规划的有效性。最后,研究基于模型预测控制算法的自动泊车运动控制方法。对车辆系统进行分析,建立了三自由度车辆动力学模型,并进行了控制算法设计,包括设计性能指标函数和预瞄模型,提出控制约束,从而基于模型预测控制算法设计自动泊车运动控制器。使用MPC控制器和PID控制器分别进行双移线轨迹、寻泊车位轨迹和垂直泊车轨迹的仿真验证,并比较两控制器的性能,验证了本文所研究的运动控制方法的有效性、轨迹跟踪的精确性。

关键词：自动驾驶车辆自动泊车路径规划轨迹跟踪模型预测控制

遗传算法在自动泊车辅助系统模糊控制中的应用

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模糊系统与数学 2010年第3期24卷 160-167页

作者：程志江新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830047

随着汽车工业的发展,自动泊车辅助系统已逐渐成为汽车的必备装置。对自动泊车控制过程进行了分析,设计了自动泊车辅助系统模糊控制器,并将遗传算法应用于模糊控制器参数寻优过程,较为有效的确定了模糊控制器的参数,使用遗传算法工具箱... 详细信息

随着汽车工业的发展,自动泊车辅助系统已逐渐成为汽车的必备装置。对自动泊车控制过程进行了分析,设计了自动泊车辅助系统模糊控制器,并将遗传算法应用于模糊控制器参数寻优过程,较为有效的确定了模糊控制器的参数,使用遗传算法工具箱对模糊控制器的隶属度函数进行了优化。并在Matlab环境下,对自动泊车模糊控制进行了仿真研究,论述了遗传算法在改善模糊控制效果中的应用。

关键词：自动泊车模糊控制遗传算法 Matlab 仿真

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自动泊车轨迹规划及跟踪控制策略研究

自动泊车轨迹规划及跟踪控制策略研究

作者：钟京宏西华大学

学位级别：硕士

随着科学技术的快速发展,无人驾驶技术也越来越成熟,自动泊车系统能在很大程度上缓解新手驾驶员泊车困难的问题。本文主要以轨迹规划、跟踪控制模型、跟踪控制方法三方面的研究进展为主对国内外的研究进行分析,选择轨迹规划及跟踪控制... 详细信息

随着科学技术的快速发展,无人驾驶技术也越来越成熟,自动泊车系统能在很大程度上缓解新手驾驶员泊车困难的问题。本文主要以轨迹规划、跟踪控制模型、跟踪控制方法三方面的研究进展为主对国内外的研究进行分析,选择轨迹规划及跟踪控制策略为主要研究内容。对现有的自动泊车轨迹规划方法进行分析比较,采用最小半径倒推式规划方法作为平行泊车规划方法;考虑到泊车空间不够宽裕的情况,对避撞条件加以限制,将泊车起始区域划分为五大部分,采用单步泊车与多步泊车方式结合的垂直泊车轨迹规划方法,在泊车空间宽裕时采用效率较高的单步式泊车规划方法,在泊车空间不足时采用多步式泊车规划方法,保证泊车规划的成功率。对于目前自动泊车系统轨迹跟踪控制研究多采用运动学模型的情况,本文选择二自由度动力学模型作为研究对象,对自动泊车过程进行了分析,通过阿克曼转向几何原理将转向角度不同的左右轮转角简化为自行车模型的前轮等效转角。然后对自动泊车轨迹跟踪控制策略进行设计,采用速度PID和位置PID结合的纵向级联控制器对车辆的纵向运动进行控制,并利用Simulink搭建了纵向跟踪控制器模型,以四种工况对纵向跟踪控制器进行验证。以LQR最优理论为基础设计了横向跟踪控制器,加入前馈控制构成最优前馈LQR控制器作为横向跟踪控制器,并利用Simulink搭建了横向跟踪控制器模型,以三条曲率变化条件较严苛的期望轨迹对横向跟踪控制器进行验证。通过对仿真结果的分析得出横、纵向跟踪控制器的跟踪性能都能满足目标。最后对所设计的自动泊车轨迹规划及跟踪控制策略进行功能验证,首先利用MATLAB/Simulink和CarSim进行联合仿真,在Simulink里将横、纵向控制器模型结合起来,搭建完整的轨迹跟踪控制器综合控制横、纵向运动,在CarSim里配置车辆参数和环境参数,通过对联合仿真结果进行分析,验证了所设计的跟踪控制器的较好性能。然后利用超声波传感器、树莓派和Arduino为主要部分搭建了智能小车试验平台,模拟所设计的跟踪控制策略在实车上的表现,对试验所得数据进行绘图及分析,结果显示跟踪控制策略在实车试验中安全且高效。

关键词：电动汽车自动泊车轨迹规划现代控制控制策略

郑州：智能调度自动泊车智慧公交再进化 006

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郑州：智能调度自动泊车智慧公交再进化