检索结果-南通市图书馆

作者：李泽田长安大学

学位级别：硕士

主动避撞可以控制车辆纵向制动或转向换道,避免与其他车辆发生碰撞,对车辆安全性具有重要意义。本文以分布式驱动的智能电动汽车为研究对象,研究了纵向制动避撞控制和转向换道避撞控制,主要内容如下:(1)基于电动汽车纵向制动避撞安全距... 详细信息

主动避撞可以控制车辆纵向制动或转向换道,避免与其他车辆发生碰撞,对车辆安全性具有重要意义。本文以分布式驱动的智能电动汽车为研究对象,研究了纵向制动避撞控制和转向换道避撞控制,主要内容如下:(1)基于电动汽车纵向制动避撞安全距离模型,设计了分层结构的纵向制动避撞控制。上层基于纵向制动避撞安全距离对制动减速度决策,下层采用PID控制实现对纵向制动力控制,并对纵向制动力矩进行转矩分配,控制车轮的驱动电机,实现电动汽车的制动避撞控制。设置仿真工况,验证了分层结构的纵向制动避撞控制的有效性。(2)针对转向换道避撞的路径跟踪控制,搭建了线性时变的模型预测控制系统。为同时满足路径跟踪精度和实时性的需求,提出一种自适应变采样周期的MPC路径跟踪控制器。较小的采样周期对系统精度有利,但影响系统实时性。当车辆直线行驶时,采样周期的大小对路径跟踪精度影响较小。分析了不同采样周期对跟踪精度和实时性的影响,从道路和车辆状态分别提出了采用道路曲率、前轮转角、横摆角速度、侧向加速度及多变量冗余判断条件的自适应变采样周期的MPC路径跟踪控制器。通过仿真试验对比,综合考虑跟踪精度和实时性,选择车辆状态多变量冗余判断条件的自适应变采样周期的MPC路径跟踪控制器用于转向换道避撞的路径跟踪。(3)根据转向换道避撞过程中的约束条件,基于五次多项式规划出符合安全性和舒适性的换道避撞参考路径。为了提升电动汽车转向换道避撞的稳定性,设计了分层结构的稳定性控制。上层将稳定性参数的期望值与实际值求偏差,完成对控制目标的决策;下层基于滑模控制求解出以减小偏差为目标的横摆力矩,并通过四轮转矩动态协调分配,控制车轮的驱动电机,并采用蛇形试验工况和换道避撞工况进行仿真验证。仿真结果表明稳定性控制策略可明显提升路径跟踪精度和车辆稳定性。(4)基于Carsim/Simulink搭建联合仿真平台,设置相应的交通场景,对避撞功能决策、纵向制动避撞、转向换道避撞进行仿真验证。仿真结果表明提出的主动避撞控制策略可实现车辆纵向制动和转向换道的路径跟踪,满足避撞过程的安全性和稳定性要求。

关键词：电动汽车主动避撞纵向制动转向换道模型预测控制稳定性控制

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集装箱自动导引车液压制动系统研究

集装箱自动导引车液压制动系统研究

作者：职振领吉林大学

学位级别：硕士

中国贸易的成交量居世界首位,港口运输是贸易往来的主要运输途径,随着贸易成交量的逐年增加,港口货物吞吐量的大小是影响贸易额多少的关键因素。为了应对日益增长的货物量需求,发展智慧港口成为重中之重,智慧港口通过互联网实现高效的运... 详细信息

中国贸易的成交量居世界首位,港口运输是贸易往来的主要运输途径,随着贸易成交量的逐年增加,港口货物吞吐量的大小是影响贸易额多少的关键因素。为了应对日益增长的货物量需求,发展智慧港口成为重中之重,智慧港口通过互联网实现高效的运营,智慧港口场内的集装箱自动导引车又是不可或缺的部分,它需要频繁的制动及停靠在运转货物的精确位置,因此集装箱自动导引车的制动系统对于码头货物运转的效率有着密切联系,甚至会影响整个港口的进货量和出货量。本文是以集装箱AGV为研究对象,目的是提出一种能够满足无人重载车辆制动压力需求的电液比例制动系统。该电液比例制动系统通过接收上位控制器的制动意图,下位控制器输出制动轮缸的期望压力,系统压力快速准确响应,实现车辆的制动动作。论文首先介绍集装箱AGV电液比例制动系统的组成和原理,比例制动阀和制动轮缸的工作原理和动态特性;建立了比例制动阀、制动轮缸,在AMESim仿真软件中,搭建电液比例制动系统模型;针对轮缸压力,设计增量式PID和模糊PID算法,在AMESim和Simulink的联合仿真环境中,进行制动轮缸的压力仿真分析;并设计了整车纵向控制策略:一是前馈+反馈的制动减速度控制算法;二是LQR制动距离控制算法。在Truck Sim搭建集装箱AGV的动力学模型,仿真分析纵向控制算法能较好地实现车辆的纵向制动,电液比例制动系统的压力响应也能满足要求;最终,在台架试验中验证了压力控制模型的准确性,在整车试验中验证了纵向控制控制算法的合理性,满足集装箱自动导引运输车纵向制动控制系统的设计要求。论文中提出的电液比例制动系统,应用在传统的重载车辆中,满足制动压力较大的需求,并提高制动压力的快速性和准确性;此外,该系统还可用于新能源车辆和智能无人驾驶重载车辆的制动控制,作为智能车辆上层控制的基础,提高道路交通的安全性,促进港口运行的效率,在车辆制动方面有很好地应用前景。

关键词：集装箱AGV 制动系统轮缸压力控制联合仿真纵向制动

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基于制动和转向的智能车避撞控制研究

基于制动和转向的智能车避撞控制研究

作者：李根太原理工大学

学位级别：硕士

随着我国经济的高速发展,汽车的保有量逐年上升,交通安全问题备受关注,确保行车安全的避撞系统成为了主动安全技术的研究重点。自动紧急制动系统是目前比较成熟的避撞系统。当车辆行驶速度过高或者路面附着系数过低等情况时,车辆很难完... 详细信息

随着我国经济的高速发展,汽车的保有量逐年上升,交通安全问题备受关注,确保行车安全的避撞系统成为了主动安全技术的研究重点。自动紧急制动系统是目前比较成熟的避撞系统。当车辆行驶速度过高或者路面附着系数过低等情况时,车辆很难完全制动,主要原因是系统制定的安全距离模型不够准确,致使车辆错过最佳制动时机。转向换道方式可以缩短车辆的避撞距离,同时提高驾驶舒适性,但还需要考虑目标车道车辆行驶状态,确保车辆换道时的安全性和换道时的稳定性。本文主要结合制动、转向以及协同避撞三种避撞模式进行分析研究,主要内容如下:(1)车辆避撞系统模型研究。基于三自由度动力学结合魔术公式轮胎模型构建车辆避撞系统;对比分析常见安全距离模型,对安全距离模型进行优化。在纵向制动模式中,基于前车不同行驶状态,建立四种纵向安全距离模型;在横向换道模式中,基于目标车道前后车行驶状态和自车换道时的安全约束条件,建立临界碰撞的最小纵向换道距离模型;在协同避撞模式中,基于车辆高速换道极限工况,建立协同避撞安全距离模型。(2)车辆避撞决策研究。根据不同行驶工况的安全距离模型的临界距离对比分析,构建了满足一定约束条件下的切换避撞策略。对不同换道轨迹方法的路径误差、路径曲率以及车辆动力学约束等因素分析,选择基于五次多项式作为换道参考轨迹的方法,确定了规划轨迹的最大侧向加速度和质心侧偏角的极限值,规划的轨迹曲线更加符合转向避撞时的行驶轨迹。(3)车辆避撞控制器系统研究。纵向控制采用双层控制原理,上层控制将自车与前车的相对速度和相对距离作为纵向避撞控制器的输入量,通过模糊控制的模糊规则输出对应行驶场景的期望加速度,下层采用PID控制对期望加速度值进行修正,使系统能够快速响应。将非线性车辆动力学作为系统的预测模型,设计了换道避撞控制系统,结合车辆换道时的约束条件,对车辆进行滚动优化,通过控制前轮转角来控制车辆换道。(4)仿真与实车试验验证。搭建了Carsim与Matlab/simulink联合仿真平台,验证纵向、横向以及协同避撞三种避撞仿真工况下的控制器的有效性。纵向避撞控制器在不同路面附着系数以及复杂行驶工况中具有很好的避撞能力;轨迹跟踪控制器具有很好的跟踪能力;协同避撞策略能够在短车间距和高车速工况下,降低了车辆换道时的极限侧向加速度,提高了车辆侧向稳定性。在校园道路搭建试验场景,构建了北汽新能源实车平台,进行了不同速度以及不同模式下的车辆避撞试验,试验结果表明,车辆在纵向和横向避撞控制器的有效性,提高了车辆避撞的潜力。综上所述,本文针对智能车安全距离模型和避撞策略过于单一等问题,提出了一种复杂工况下的车辆制动与转向协同避撞策略。首先对传统安全距离模型进行改进,制定了不同工况时的避撞决策逻辑,提高了车辆对于不同驾驶工况的适应能力;在仿真软件中设置了三种仿真工况,验证了设计的避撞控制器的有效性,为实车试验提供了有效依据;最后通过两组不同模式下的实车试验,检验了设计的避撞系统具有很好的避撞能力,提高了车辆的主动安全性能。

关键词：纵向制动转向换道安全距离模型轨迹规划轨迹跟踪

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基于联合仿真的车辆主动避碰控制方法研究

基于联合仿真的车辆主动避碰控制方法研究

作者：任泽建大连理工大学

学位级别：硕士

随着汽车工业的发展,交通安全问题带来的交通事故逐渐增多,汽车交通安全也得到了世界各国的普遍关注。为了从更大程度上降低交通事故的发生率,汽车主动安全先进技术的研究也成为安全领域的热点问题与技术前沿。基于主动安全的避碰控制... 详细信息

随着汽车工业的发展,交通安全问题带来的交通事故逐渐增多,汽车交通安全也得到了世界各国的普遍关注。为了从更大程度上降低交通事故的发生率,汽车主动安全先进技术的研究也成为安全领域的热点问题与技术前沿。基于主动安全的避碰控制方法的研究,能够尽最大可能的降低碰撞造成的伤害程度,对提高道路交通安全具有重要意义。在国家自然科学基金项目(61104165、51305065)和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DUT13JS02)的资助下,本文主要针对避碰控制系统相关的领域范畴,研究了基于联合仿真的车辆主动安全避碰控制方法,主要包含车辆纵向制动避碰方法和侧向换道避碰方法。为了构建满足汽车在运行中存在的不确定性以及系统本身存在着较强的非线性动力学特性等方面的因素的车辆系统模型,本文首先基于Carsim软件构建了车辆主动避碰整车模型,然后基于Simulink搭建了逆纵向动力学模型并分析了横向动力学模型,为验证车辆主动避碰的效果做好准备。针对不同的危险避碰场景,本文设计了相对应的避碰控制系统,包括纵向制动控制系统和侧向换道控制系统,纵向制动和侧向换道相结合的避碰控制系统更有利于实现车辆的安全避碰。在纵向制动避碰方法的研究过程中,基于分层控制思路构建了组合加速度滑模和单神经元PID方法的上下两层的减速制动控制方法,并针对紧急危险情况下设计了基于单神经元PID的紧急制动控制方法。在侧向换道避碰控制方法中,制定了适应于车辆避碰的换道轨迹,并基于此轨迹设计了换道避碰系统,通过终端滑模的方法使得车辆能够准确的跟踪理想的换道轨迹。为验证所设计车辆避碰方法的实用性与准确性,本文把在Carsim中建立的整车模型和在Simulink中研究的主动避碰控制方法相联合,实现车辆避碰技术的联合仿真实验与分析。通过实验仿真结果可以看出,在车辆前方出现行人或车辆减速等危险障碍物的情况下,本文所设计的主动避碰控制系统可以实现车辆的减速制动、紧急制动停车或者能够按照期望的换道轨迹进行换道避碰的功能。同时,验证了所设计的车辆主动避碰控制系统能够在不同的危险场景下的可行性、有效性与鲁棒性,对于提高车辆主动安全性具有重要意义。

关键词：主动安全避碰控制纵向制动侧向换道联合仿真

面向人车混行交通场景的车辆纵向避撞控制研究

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面向人车混行交通场景的车辆纵向避撞控制研究

作者：王晶程南京航空航天大学

学位级别：硕士

当前,随着人工智能技术的发展,汽车智能化水平大幅度提升,逐渐从实验室迈向工程应用,智能汽车融入城市交通首先要解决行车安全性问题。城市交通场景属于日常行车的常见工况,且城市交通场景往往较为复杂且存在不确定性,而智能汽车必须能... 详细信息

当前,随着人工智能技术的发展,汽车智能化水平大幅度提升,逐渐从实验室迈向工程应用,智能汽车融入城市交通首先要解决行车安全性问题。城市交通场景属于日常行车的常见工况,且城市交通场景往往较为复杂且存在不确定性,而智能汽车必须能够有效处理复杂城市交通场景下车辆的安全控制问题。针对无信号灯路段行人-车辆混行的常见城市工况,提出一种考虑人车混行的多场景动态安全距离模型,分别设计以舒适度为导向的避撞控制策略和以数据驱动的自学习避撞控制策略,实现危险工况下的智能汽车主动避撞控制,并进行不同工况下的虚拟试仿真验证,进行人车混行主动避撞硬件在环试验,实现复杂人车混行工况下的自适应纵向避撞和硬件在环半物理仿真试验。本文首先建立了整车七自由度动力学模型,依据自车纵向避撞过程中行人相对自车位置,将研究工况分为三种典型场景,依据典型车辆制动模型,分别针对不同场景建立了考虑路面附着约束、行人位置和驾驶员反应时间特性的动态安全距离模型。对于安全距离模型中路面附着系数实时辨识的要求,基于轮胎纵向力与滑移率动态变化规律,基于扩展卡尔曼滤波对轮胎纵向力进行实时估计;在获得轮胎力的基础上利用递推最小二乘法对轮胎纵滑刚度进行了在线辨识;利用关于纵滑刚度的线性映射获得路面附着系数并进行虚拟仿真验证,结果表明该估计方法能较快跟踪路面真实值。基于动态安全距离模型,提出了基于驾驶员舒适度的纵向避撞控制策略,通过逆动力学模型得到了制动所需要的制动压力,设计了比例-积分-微分(PID)控制器;考虑到传统避撞控制器鲁棒性差,控制器设计完成后性能就已经确定且不同车型控制器往往不能通用,设计完成了基于神经网络的纵向避撞控制器。利用车辆纵向避撞场景数据,采用梯度下降法训练神经网络得到了车辆纵向避撞控制期望值,通过逆动力学模型得到了期望的制动压力,采用PID控制器完成了对制动压力期望值的跟踪。通过Prescan与Matlab联合仿真平台进行了多工况虚拟仿真验证,结果表明所提出的主动避撞控制算法是有效的,并进行了人车混行主动避撞硬件在环试验研究,进一步验证了人车混行避撞控制算法的有效性,有利于保障人-车混行交通下行人的安全。

关键词：人车混行交通场景主动避撞纵向制动安全距离模型自学习避撞控制器

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基于制动/转向的汽车主动避撞控制系统研究

基于制动/转向的汽车主动避撞控制系统研究

作者：黄丽琼南京航空航天大学

学位级别：硕士

车辆主动避撞控制系统一直是汽车安全领域的研究热点。当遇到危险状况时,车辆通过采用制动或者转向换道的方式来解决车辆的碰撞问题,可有效提高车辆的主动安全性。本文基于此研究了制动和转向两种避撞方式。首先确定了车辆主动避撞控制... 详细信息

车辆主动避撞控制系统一直是汽车安全领域的研究热点。当遇到危险状况时,车辆通过采用制动或者转向换道的方式来解决车辆的碰撞问题,可有效提高车辆的主动安全性。本文基于此研究了制动和转向两种避撞方式。首先确定了车辆主动避撞控制系统的总体方案,定义各部分的功能和设计其具体结构。根据车辆避撞的不同需求,设计了避撞方式的决策机制,决定不同的行车状况下所选择的避撞方式。根据避撞方式的不同,本文主要从车辆动力学系统建模、安全距离模型及控制器设计三个方面进行了研究。采用动力学仿真软件Carsim建立了纵向动力学系统模型,利用Matlab/Simulink软件,建立车辆纵向逆发动机/制动动力学模型;基于纵向制动过程分析,并考虑前车静止、前车匀速行驶、前车紧急制动三种典型行车状况,驾驶员操作特性以及路面附着系数等因素建立了纵向制动安全距离模型;在安全距离模型基础上,采用分层式控制方法并基于最优控制理论设计了纵向制动控制器,通过对车辆动力学系统进行控制,实现期望的减速和车距保持目的。针对高速行驶车辆纵向制动避撞的不足,以及传统控制方法难以求解换道过程中的多目标多约束问题,提出了一种基于MPC(模型预测控制)的车辆转向换道控制策略。该策略以三自由度车辆动力学模型和轮胎动力学模型为预测基础模型,研究并分析车辆的侧向运动特性;结合最小纵向换道车距,提出了基于五阶多项式参考路径的换道安全距离模型,根据给定的换道轨迹及两车车距来判断转向过程中的安全性。设计了转向换道控制器,通过控制前轮转角主动转向来控制车辆换道,结合车辆高速转向下的各种约束,保证车辆转向稳定性。最后,根据前车的行驶状况,利用Matlab/Simulink设计了不同的仿真工况,避撞控制系统根据决策机制评价指标,选择不同的避撞方式,可实现预期的功能。而且通过对车辆各项动力学参数进行约束,提高避撞控制系统工作时车辆的稳定性和乘客舒适性。

关键词：主动避撞纵向制动转向换道安全距离模型模型预测控制

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电动汽车主动安全避撞控制系统研究

电动汽车主动安全避撞控制系统研究

作者：胡蕾蕾吉林大学

学位级别：硕士

随着新能源汽车的快速发展，电动车主动安全性问题受到企业、研究机构等越来越广泛的关注，成为汽车产业最具发展前景的研究课题。车辆避撞系统研究是以德美为首的发达国家在上世纪60年代开展的以提高驾驶员行车安全性为目标的预警辅... 详细信息

随着新能源汽车的快速发展，电动车主动安全性问题受到企业、研究机构等越来越广泛的关注，成为汽车产业最具发展前景的研究课题。车辆避撞系统研究是以德美为首的发达国家在上世纪60年代开展的以提高驾驶员行车安全性为目标的预警辅助系统，而电动汽车研究是上世纪90年代针对能源危机和环境危机而大力兴起的新型汽车产业。电动车主动安全避撞系统是一项新课题，旨在提高车辆动力能源利用率和驾驶员行车安全性，目前该项研究仍存在很多待解决的问题。基于这一背景，本论文在国家电动车专项研究计划“电动汽车主动安全技术研究”支持下，围绕电动车避撞系统着重研究了车辆纵向制动和侧向换道的安全距离模型及相应控制器设计等问题，并利用Matlab/Simulink对系统性能进行了仿真分析验证。本文研究内容主要包括四个方面： (1)根据电动车总体结构，建立车辆主要部件的动力学模型，如整车模型、轮胎模型、电动机模型。本论文中整车模型选择七自由度动力学模型，主要包括车辆纵向运动、侧向运动、横摆运动和四个车轮的独立回转运动;轮胎模型采用Pacejka模型;电机模型选择永磁同步电机模型，并在Matlab/Simulink中搭建了避撞系统相应的仿真模型。 (2)根据纵向制动和侧向换道过程分别建立安全距离模型。纵向制动安全距离建模主要以前车静止、前车正常行驶、前车紧急制动三种情况给出安全距离表达式;而侧向换道安全距离建模则主要根据换道过程中纵向匀速、纵向加速分别给出安全距离表达式。分析保证制动和换道安全性需满足的必要条件，最后给出安全评价指标，作为行车安全性的判别标准。 (3)在安全距离模型基础上，依据避撞要求设计相应控制器。首先，对两种避撞方式进行功能定义，为控制器实现奠定基础;其次，利用最优控制理论建立纵向分层控制器，通过上层决策指导底层控制实现;最后，利用LQR方法求解出侧向换道最优反馈矩阵，并采用基于输入补偿的前馈补偿策略对系统进行偏转角控制跟踪，保证系统能精确跟随给定期望横摆角。 (4)在Matlab/Simulink中搭建避撞系统模型，结合MicroAutoBoxⅡ和dSPACE实验平台，对纵向制动和侧向换道避撞方式进行仿真分析验证。综上所述，本文通过对电动车主动安全距离模型的建立和车辆避撞控制器的初步研究，有效实现了车辆安全稳定避撞功能要求，对于后期电动车主动安全课题的深入研究具有十分重要的意义。

关键词：主动避撞系统安全距离模型纵向制动侧向换道最优控制

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基于制动和转向介入的主动避障控制策略研究

基于制动和转向介入的主动避障控制策略研究

作者：纪旭彬长安大学

学位级别：硕士

汽车主动避障技术通过控制器改变车辆的运动状态降低发生碰撞事故的概率,成为车辆行驶安全性的重要保证。本文以前轮转向车辆为研究对象,研究了通过制动介入保持车距、通过转向介入进行车道变换以及通过制动和转向共同介入三种主动避障... 详细信息

汽车主动避障技术通过控制器改变车辆的运动状态降低发生碰撞事故的概率,成为车辆行驶安全性的重要保证。本文以前轮转向车辆为研究对象,研究了通过制动介入保持车距、通过转向介入进行车道变换以及通过制动和转向共同介入三种主动避障方式。论文主要研究内容如下:(1)针对通过制动介入控制车间距的纵向避障方式,采用分层控制策略将纵向制动控制系统分为产生期望加速度的上层控制器及减少实时性误差的下层控制器,上层控制器采用线性二次型调节器,为了与前车保持合适的安全距离,对具有代表性的几种安全距离模型在前车静止、匀速及减速三种工况下进行仿真,筛选出表现最优的作为该工况下的安全距离模型,下层通过PID控制理论减少控制误差。(2)针对通过自动转向介入更换车道的转向避障方式,分析车辆在行驶过程的受力及运动状态,搭建轮胎模型及三自由度车辆动力学模型,对以上模型在Carsim仿真软件中进行验证。为保证车辆在运动过程中曲率连续、加速度不发生突变采用五次多项式作为换道路径,针对传统控制方法在车辆换道过程中无法对多个目标进行约束,设计基于模型预测的换道路径跟踪控制器。(3)通过单一制动介入和转向介入都无法有效避障时,提出制动和转向共同介入的制动转向协同避障方式。设定换道过程中纵向加速度保持恒定,根据纵向位移与横向位移随时间变化关系及在换道过程中不与前车发生碰撞的安全条件,建立纵向加速度恒定的五次多项式换道路径。(4)为验证避障的有效性,针对纵向避障、转向避障、制动转向协同避障三种避障策略,在Carsim软件中设定不同的车速及两车的初始距离对策略的可行性进行验证。纵向避障策略在前车静止、匀速及减速三种工况的仿真结果表明,纵向避障控制器的上层控制器能够在制动器的制动力范围内根据不同的工况给出期望减速度,下层控制器能够减少减速度的实时性误差。转向避障及制动转向协同避障能够在较小的车距工况完成避障,且协同避障所需的临界安全距离更短能够在极端工况下完成避障,换道过程中轨迹跟踪精确,期望轨迹与实际轨迹误差较小,避障策略安全可靠性高。

关键词：纵向制动转向换道制动转向协同换道分层控制模型预测控制

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汽车主动避撞控制及仿真研究

汽车主动避撞控制及仿真研究

作者：何杉重庆大学

学位级别：硕士

汽车主动避撞系统是车辆行驶安全性的重要保障,紧急情况下控制自车减速或是转向避免与前车发生碰撞,提高车辆行驶安全性。以前轮驱动汽车作为研究对象,研究结合纵向制动、转向换道以及转向/制动协同作用三种避撞方式的主动避撞系统。论... 详细信息

汽车主动避撞系统是车辆行驶安全性的重要保障,紧急情况下控制自车减速或是转向避免与前车发生碰撞,提高车辆行驶安全性。以前轮驱动汽车作为研究对象,研究结合纵向制动、转向换道以及转向/制动协同作用三种避撞方式的主动避撞系统。论文主要研究内容如下:（1）针对纵向制动避撞方式,利用Carsim软件建立纵向动力学模型,并基于发动机特性曲线建立车辆逆动力学模型。采取上下分层控制方法将纵向制动避撞控制系统分为两层,上层基于模糊控制理论设计了纵向制动控制策略,下层基于PID控制理论实现实际减速度的实时反馈,通过仿真以及实车路上测试验证了纵向制动避撞算法的有效性。（2）针对转向换道避撞方式,研究分析车辆换道过程中的侧向动力学特性,以经典的魔术轮胎模型建立整车二自由度非线性动力学模型。为保证车辆换道路径的连续性,采用多项式插值曲线规划方法为车辆规划换道路径,结合换道特性设计车辆最小安全碰撞时间模型。设计基于模型预测控制理论的车辆转向换道跟踪控制器,通过控制车辆前轮转角来控制车辆转向换道,结合车辆转向换道过程中的各种约束,保证车辆转向稳定性。通过仿真验证了转向换道避撞算法的有效性。（3）针对纵向制动和转向换道两种避撞方式都无法实现有效避撞的紧急情况,提出一种基于模型预测控制理论的转向/制动协同作用避撞控制算法。系统采用上下分层控制方法,上层为路径规划控制器,根据当前自车与前方障碍物的状态,规划最优的换道路径以及减速曲线;下层为路径跟踪控制器,控制车辆减速以及转向,实现紧急避撞目的。通过仿真验证了协同避撞算法的有效性。（4）针对避撞方式决策机制,基于三种避撞方式的特性研究避撞系统的安全碰撞时间TTC模型,建立最小安全制动时间模型以及最小安全换道时间模型,以TTC和相对速度为输入设计模糊避撞方式决策机制,根据实时行驶状态信息,决策最优的避撞方式。

关键词：主动避撞纵向制动转向换道转向/制动协同避撞模型预测控制

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车辆主动避撞控制系统研究

车辆主动避撞控制系统研究

作者：李亮辉长安大学

学位级别：硕士

作为车辆的一项主动安全技术,主动避撞系统可以控制车辆以纵向制动或转向换道的方式实现避撞,在减少交通事故的发生、提高行驶安全性方面有重要的作用。本论文对主动避撞技术进行研究,并用Carsim/Simulink仿真平台验证所设计系统的有效... 详细信息

作为车辆的一项主动安全技术,主动避撞系统可以控制车辆以纵向制动或转向换道的方式实现避撞,在减少交通事故的发生、提高行驶安全性方面有重要的作用。本论文对主动避撞技术进行研究,并用Carsim/Simulink仿真平台验证所设计系统的有效性。本论文主要研究内容包括:(1)针对车辆纵向制动避撞和转向换道避撞的控制需求,建立了车辆逆发动机模型、逆制动系模型和车辆-轮胎动力学模型,研究了车辆的行驶安全距离模型。确定了纵向临界制动距离和转向换道允许距离;设计了主动避撞控制系统中纵向制动与转向换道两种避撞方式的切换逻辑。(2)设计了纵向制动避撞系统,建立了基于模糊控制原理的上层控制器,可根据车辆行驶工况产生相应的期望减速度;同时设计了基于PID算法的下层控制器,可以根据减速度偏差产生相应的制动控制量,传递给执行机构,实现对车辆的减速制动避撞。(3)设计了转向换道避撞系统,选用五次多项式曲线作为转向换道避撞路径,根据边界条件确定了路径参数;设计了基于MPC算法的车辆转向换道路径跟踪控制器,对多约束的路径跟踪目标函数求解,得到期望的前轮转角增量,从而完成转向换道避撞。(4)搭建联合仿真平台,选用多种工况对本论文设计的纵向制动避撞系统和转向换道避撞系统进行仿真分析。仿真结果表明,纵向制动系统可以使车辆减速制动,避免碰撞发生;而转向换道系统可以使车辆跟踪期望的换道路径,实现转向换道避撞功能,且操纵稳定性良好。

关键词：主动避撞纵向制动换道控制 MPC算法模糊控制