检索结果-南通市图书馆

基于模糊收敛和模仿强化学习的自动驾驶横向控制方法

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汽车技术 2024年

作者：郑川杜煜刘子健北京联合大学北京市信息服务工程重点实验室

针对自动驾驶车辆各横向控制因素存在强耦合性，依赖理想模型的控制方法难以实现完全解耦且难以从仿真环境迁移到实际车辆，以及强化学习方法在自动驾驶横向控制中收敛速度慢的问题，利用模糊推理器和模仿强化学习在车辆横向控制中的共... 详细信息

针对自动驾驶车辆各横向控制因素存在强耦合性，依赖理想模型的控制方法难以实现完全解耦且难以从仿真环境迁移到实际车辆，以及强化学习方法在自动驾驶横向控制中收敛速度慢的问题，利用模糊推理器和模仿强化学习在车辆横向控制中的共性，以模糊推理器作为模仿强化学习初始化条件，并进行学习过程指导，从而实现强化学习过程的快速收敛。利用MATLAB/Carla仿真以及实车试验对该控制方法进行了验证，结果表明，该方法在不依赖理想数学模型、不对模糊推理器进行深度优化的基础上，实现了模仿强化学习迭代次数的大幅减少，在500次的全路径迭代过程中完成了更优的车辆横向控制，在仿真和现实环境中均可获得很好的控制效果。

关键词：自动驾驶横向控制模仿学习强化学习模糊推理

适应道路曲率多变的前馈-预测LQR横向控制

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第2期38卷 45-54页

作者：孙福昌邵金菊单少飞谢生龙山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255000

针对传统LQR(linear quadratic regulator)横向控制的不足,提出了一种前馈-预测LQR反馈控制,实现了曲率多变道路的跟踪控制。在传统动力学模型的基础上建立了误差模型,以误差模型为研究对象分别求解了反馈控制量和前馈控制量。为提高LQ... 详细信息

针对传统LQR(linear quadratic regulator)横向控制的不足,提出了一种前馈-预测LQR反馈控制,实现了曲率多变道路的跟踪控制。在传统动力学模型的基础上建立了误差模型,以误差模型为研究对象分别求解了反馈控制量和前馈控制量。为提高LQR对道路多变的适应性,根据航向和横向位置误差建立了模糊规则实时调节Q、R矩阵。同时利用道路曲率信息,设计了预测模块,实时更新预测点和预测时间,解决了传统LQR响应迟滞问题。在给定规划路径的基础上进行了硬件在环实验,测试了单、双移线多车速工况下传统LQR和前馈-预测LQR的路径跟踪效果,结果表明本文中设计的前馈-预测LQR的控制效果优于传统LQR,单移线工况下轨迹跟踪误差最大可减少4.5%,双移线工况下轨迹跟踪误差最大可减少9.5%。

关键词：自动驾驶路径跟踪横向控制线性二次型调节器预测控制

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基于最优转向曲率的无人车横向控制

兵工自动化 2024年第5期43卷 85-89页

作者：赵阳汪海涛河南工业职业技术学院自动化工程学院河南南阳473000 许继集团电力电子有限公司河南许昌461000

为提高无人车横向控制性能,提出一种基于最优转向曲率的控制方法。利用车辆运动学约束,求解最优转向曲率的解析形式;采用线性化方法证明由该控制方法构成的闭环系统在平衡点附近的零输入局部稳定性;用数值方法定量分析保证闭环系统局部... 详细信息

为提高无人车横向控制性能,提出一种基于最优转向曲率的控制方法。利用车辆运动学约束,求解最优转向曲率的解析形式;采用线性化方法证明由该控制方法构成的闭环系统在平衡点附近的零输入局部稳定性;用数值方法定量分析保证闭环系统局部稳定的车速与预瞄距离的关系;提出一定车速下的最优预瞄距离的概念,用数值方法求解最优预瞄距离与车速的关系;探讨执行机构动态特性对闭环系统稳定性的影响。仿真和实车实验结果表明:在非零输入下,无人车依然可以稳定运行。

关键词：无人车横向控制预瞄距离稳定性实验

基于μ综合方法的智能车辆人机共驾的鲁棒横向控制

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机械工程学报 2020年第4期56卷 104-114页

作者：谢有浩魏振亚赵林峰王家恩陈无畏滁州学院机械与电气工程学院滁州239000 安徽猎豹汽车有限公司滁州239064 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

在大多数智能车辆横向控制研究中,存在未考虑驾驶员误操作的影响这一不足。以人机共驾控制问题为研究对象,将驾驶员操纵转矩和车辆状态作为控制器输入。首先,建立转向系统和车辆二自由度模型,在车辆局部坐标系中,根据预瞄点曲率信息实... 详细信息

在大多数智能车辆横向控制研究中,存在未考虑驾驶员误操作的影响这一不足。以人机共驾控制问题为研究对象,将驾驶员操纵转矩和车辆状态作为控制器输入。首先,建立转向系统和车辆二自由度模型,在车辆局部坐标系中,根据预瞄点曲率信息实现虚拟路径的规划,基于车辆状态和目标车道设计上层期望横摆角速度控制器。其次,将侧向风和驾驶员误操作作为干扰输入,以车辆状态中的横摆角速度、转向盘转角、转矩传感器测量值和期望横摆角速度作为控制器反馈变量,考虑车辆参数摄动及传感器测量噪声等影响,设计下层μ综合控制器,使车辆跟踪期望横摆角速度和期望的横向位移,确保车辆能稳定地跟踪目标路径。最后,进行自动换道和车道保持仿真,并基于Carsim/Labview的硬件在环试验台上进行硬件在环试验,仿真和试验结果均表明,提出的横向控制方法能辅助驾驶员更好的跟踪目标车道,且对侧向风和驾驶员误操作均有很好的干扰抑制性能。

关键词：智能汽车横向控制人机共享控制 μ综合控制

基于PID-SMC方法的无人车轨迹跟踪横向控制策略

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武汉理工大学学报 2022年第3期44卷 40-45页

作者：韩爱国李志新武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心武汉430070 武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心武汉430070

针对车辆运动轨迹跟踪的横向控制,基于恒定横摆角速度的假设搭建预瞄驾驶员模型,根据驾驶员模型和车辆二自由度模型搭建输入量为横摆角速度偏差,输出为前轮转角的滑模控制器,以进行轨迹的横向跟踪控制。在此基础上,基于PID对滑模控制器... 详细信息

针对车辆运动轨迹跟踪的横向控制,基于恒定横摆角速度的假设搭建预瞄驾驶员模型,根据驾驶员模型和车辆二自由度模型搭建输入量为横摆角速度偏差,输出为前轮转角的滑模控制器,以进行轨迹的横向跟踪控制。在此基础上,基于PID对滑模控制器的输入横摆角速度偏差进行补偿控制以消除单点预瞄模型的建模误差所带来的影响。通过仿真分析对比PID-SMC与单独使用PID和滑模控制器的控制效果,结果表明,通过PID补偿的滑模控制器能显著提高跟踪精度,消除转向过程中的稳态误差。

关键词：横向控制单点预瞄模型滑模控制 PID补偿

基于商用车电液耦合转向系统的路径跟踪横向控制研究

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基于商用车电液耦合转向系统的路径跟踪横向控制研究

作者：郑灵欢青岛理工大学

学位级别：硕士

商用车转向系统的智能化对减少交通事故发生和经济损失具有重要意义。在汽车智能化的发展趋势下,商用车智能转向系统及自动驾驶技术正在成为学术界和产业界的研究热点,然而商用车智能转向系统的非线性强、参数不确定性强、转向阻力大,... 详细信息

商用车转向系统的智能化对减少交通事故发生和经济损失具有重要意义。在汽车智能化的发展趋势下,商用车智能转向系统及自动驾驶技术正在成为学术界和产业界的研究热点,然而商用车智能转向系统的非线性强、参数不确定性强、转向阻力大,横向控制过程中多目标优化等问题都为商用车智能转向系统控制设计带来挑战,本文针对以上问题展开研究。首先,以目前商用车智能转向系统主流解决方案为参考,分析其电气系统和运作机理,设计了商用车电液耦合转向系统(Electro hydraulic coupling steering system,EHCS),介绍了关键电气零件,并建立了EHCS系统数学模型,为后续控制系统的设计奠定硬件基础。然后,研究了永磁同步电机控制原理,详细介绍空间矢量控制方法,对EHCS控制器的底层驱动程序和应用层程序设计进行了研究,实现了永磁同步电机电流环控制,通过实验证明电流跟踪性能良好,为后续研究打下执行层基础。其次,设计了商用车分层横向运动控制策略。将内层前轮转角跟踪控制器和外层横向轨迹跟踪控制器进行结合,内层前轮转角跟踪控制器基于转向系统模型设计,采用参数自适应滑模控制方法,保证了前轮转角的控制精度,同时避免了外层横向控制器需要对转向系统特性的考虑,提高了外层横向控制器的计算效率,双移线工况仿真结果表明,该算法有良好的鲁棒性和精度。最后,搭建了商用车电液耦合转向系统试验台。以PXI实时仿真系统为基础,运用Truck Sim和Lab V IEW联合仿真仿真技术,进行EHCS系统硬件在环试验,对本文设计的控制策略和软件进行验证,试验结果表明,本文设计的控制策略路径跟踪精度稳态误差为0.27°,验证了该控制器的有效性与优越性。

关键词：商用车转向系统电液耦合转向系统横向控制模型预测控制

基于改进RLM算法的横向控制过程的系统辨识

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华南理工大学学报（自然科学版） 2016年第5期44卷 58-65页

作者：石先城冯郁成陈克复华南理工大学制浆造纸国家重点实验室∥轻工与食品学院广东广州510640

横向控制过程测量数据的稀疏性以及模型的高维性、强耦合和不确定性使得系统模型难以辨识.为快速、准确地辨识系统模型,文中提出了一种改进的递推LevenbergMarquart(RLM)算法.首先阐述了横向控制过程的二维参数化模型和辨识该模型的阶... 详细信息

横向控制过程测量数据的稀疏性以及模型的高维性、强耦合和不确定性使得系统模型难以辨识.为快速、准确地辨识系统模型,文中提出了一种改进的递推LevenbergMarquart(RLM)算法.首先阐述了横向控制过程的二维参数化模型和辨识该模型的阶跃辨识方法,然后通过修正RLM算法的目标函数来改进RLM算法,并应用改进RLM算法实时递推辨识系统参数化模型的对位、稳态空间响应和动态响应.仿真实验与实际应用结果显示,该辨识方法不仅可以一致地辨识系统参数化模型的空间响应与动态响应,而且具有比传统RLM算法更快的收敛速度.

关键词：改进RLM算法系统辨识横向控制造纸

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基于预瞄时间自适应的爆胎车辆横向控制

合肥工业大学学报（自然科学版） 2023年第9期46卷 1160-1165,1177页

作者：孔慧芳曹诚张倩合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

针对汽车在高速行驶过程中突然爆胎极易引发严重交通事故的问题,文章提出一种基于预瞄时间自适应的爆胎车辆横向控制方法。在单点预瞄驾驶员模型的基础上,提出一种预瞄时间自适应算法,通过预测未来一段时间内不同预瞄时间的车辆运行状况... 详细信息

针对汽车在高速行驶过程中突然爆胎极易引发严重交通事故的问题,文章提出一种基于预瞄时间自适应的爆胎车辆横向控制方法。在单点预瞄驾驶员模型的基础上,提出一种预瞄时间自适应算法,通过预测未来一段时间内不同预瞄时间的车辆运行状况,将道路边界约束添加为约束条件设计优化函数,选取合适的预瞄时间,提高车辆的行驶稳定性;采用滑模控制理论设计主动转向控制器,根据爆胎前、后横摆角速度偏差对车辆前轮转角进行补偿,以解决爆胎导致的车辆横向偏航问题。在CarSim与Simulink联合仿真平台下进行的仿真验证结果表明,该文提出的控制方法可以使爆胎车辆基本保持在原路径上行驶,有效提高了车辆的稳定性和安全性。

关键词：爆胎预瞄时间自适应滑模变结构横向控制前轮转角

基于神经网络预测控制的智能汽车横向控制研究

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基于神经网络预测控制的智能汽车横向控制研究

作者：鲁思南江苏大学

学位级别：硕士

对于智能汽车而言,横向控制模块的作用是按照算法的内在逻辑对转向系统进行控制,在保证车辆横向稳定性的同时,使车辆沿期望轨迹自主行驶。模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)算法的预测环节能够深度模拟驾驶员根据车辆当前状... 详细信息

对于智能汽车而言,横向控制模块的作用是按照算法的内在逻辑对转向系统进行控制,在保证车辆横向稳定性的同时,使车辆沿期望轨迹自主行驶。模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)算法的预测环节能够深度模拟驾驶员根据车辆当前状态和方向盘转角对车辆的运动状态进行预测的行为,因此MPC被广泛应用于横向控制。目前该领域的研究通常默认轮胎始终处于线性工作区域,很少会考虑侧向加速度超过临界值,轮胎处于非线性工作区域的情况。为了在保留预测控制优势的同时充分考虑轮胎力的非线性特性,本文基于神经网络预测控制(Neural Network Predictive Control,NNPC)的思想提出一种横向控制算法,并分别对其中的预测模型和滚动优化模块进行设计,所做的工作具体如下:首先,采用Pre Scan与驾驶模拟仪进行驾驶仿真实验,采集车辆位姿对方向盘转角的响应数据,并利用所获数据训练反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)模型,使其能对预测时域内车辆的位姿进行精准预测。在Simulink中检验该模型的预测精度后,将其作为NNPC中的预测模型。其次,对粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法进行改进,提出PSO with Fitness Allocating Inertia Weights(PSO-FAIW)算法,并将其应用于NNPC的滚动优化模块。PSO-FAIW能够根据各粒子的适应度与种群最佳适应度之间的距离对每次迭代各个粒子的惯性权重进行按需分配,使算法的收敛效率大大增强。在采用Sphere函数和Rastrigrin函数验证PSO-FAIW的性能后,将其应用于NNPC的滚动优化模块,与BPNN预测模型进行耦合。然后,选取另外三种基于预测控制思想的横向控制算法作为对照组,对本文提出的横向控制算法在典型非线性工况下的性能进行仿真验证。结果表明:综合考虑轨迹跟踪精度和实时性,本文提出的横向控制算法的控制效果远好于对照组算法,且能够在控制过程中较好地保持车辆的稳定性。最后,设计检验本文提出的横向控制算法性能所用的测试方案,并在典型非线性工况下进行实车测试对本文提出的横向控制算法进行验证。结果表明:本文提出的算法能够在保证实时性的前提下使车辆精确地跟踪期望轨迹,虽然跟踪精度相较于仿真结果略有下降,但基本满足实际工程需求。

关键词：智能汽车横向控制非线性工况神经网络预测控制粒子群算法