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机械工程学报 2022年第24期58卷 264-274页

作者：庞辉刘楠刘敏豪张风奇西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

随着自动驾驶技术的快速发展,精确的轨迹跟踪已经成为汽车工业和学术领域公认的实现自主车辆运动控制的核心技术之一。为提高自主车辆轨迹跟踪的实时性与准确性,提出一种应用于自主车辆的线性时变模型预测跟踪控制器(Linear time-varyin... 详细信息

随着自动驾驶技术的快速发展,精确的轨迹跟踪已经成为汽车工业和学术领域公认的实现自主车辆运动控制的核心技术之一。为提高自主车辆轨迹跟踪的实时性与准确性,提出一种应用于自主车辆的线性时变模型预测跟踪控制器(Linear time-varying model predictive controller,LTV-MPC)设计方法。根据运动学原理建立某自主无人小车的二自由度运动学模型,其次,基于该模型构建车辆轨迹跟踪系统的误差模型并利用线性参数化理论对其进行离散化,在模型预测控制框架内将该轨迹跟踪控制器的设计转化为一个线性二次规划最优问题。在一个实际搭建的自主车辆试验平台上对所提出控制器的有效性进行不同预设参考路径轨迹下的实车验证,结果表明,该自主车辆能够对所预设的实际参考道路轨迹进行快速、准确的轨迹跟踪控制,且具有较好的行驶稳定性能。

关键词：自主车辆线性时变理论模型预测控制器轨迹跟踪控制

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基于MPC的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制研究

基于MPC的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制研究

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作者：刘楠西安理工大学

学位级别：硕士

近几年来,随着无人驾驶技术的快速发展和广泛应用,有关无人驾驶的关键技术吸引了大量国内外学者的青睐和研究。一方面,对无人驾驶技术的研究为现代智能汽车的开发提供了理论基础,另一方面,日益成熟的无人驾驶技术能大大提升车辆乘坐舒... 详细信息

近几年来,随着无人驾驶技术的快速发展和广泛应用,有关无人驾驶的关键技术吸引了大量国内外学者的青睐和研究。一方面,对无人驾驶技术的研究为现代智能汽车的开发提供了理论基础,另一方面,日益成熟的无人驾驶技术能大大提升车辆乘坐舒适性和汽车行驶安全性,同时为智能交通系统的发展和应用提供技术支撑。轨迹跟踪问题是无人驾驶车辆开发中的关键技术难题之一,精确的轨迹跟踪已经成为汽车工业领域和学术领域公认的实现自主车辆运动控制的核心技术之一。相较于当下其他控制算法,模型预测算法具有模型预测、滚动优化和在线校正的鲜明特色。因此本文在常用模型预测控制算法的基础之上,开展了无人驾驶车辆的轨迹跟踪控制研究,本文的主要研究成果如下:(1)根据运动学原理建立某自主无人小车的二自由度运动学模型,为本文拟开发的两种改进模型预测控制器提供控制对象。(2)提出一种应用于无人驾驶小车的线性时变模型预测跟踪控制器(Linear time-varying model predictive controller,LTV-MPC)设计方法。首先,基于所建立的无人小车二自由度运动学模型构建车辆轨迹跟踪系统的误差模型;其次,利用线性参数化理论对其进行离散化,在模型预测控制(Model predictive control,MPC)框架内将该轨迹跟踪控制器的设计转化为一个线性二次规划最优问题。最后,在MATLAB/Simulink中对所设计的控制器的有效性进行验证。(3)为进一步降低控制器设计复杂度,提出一种应用于无人驾驶小车的非线性模型预测控制器(Nonlinear model predictive controller,NMPC)。首先,根据无人驾驶车辆的二自由度运动学模型,将现实中的道路转化为非线性的数学问题;其次,对该非线性问题利用欧拉法进行求解,通过非线性模型、当前的状态量和控制时域内的控制量序列对未来的状态进行预测;最后,在在MATLAB/Simulink中对所提出的NMPC控制器有效性进行了验证。(4)根据无人驾驶车辆实验需求搭建了户外场地实验平台,该平台由一辆成比例缩小的真实赛车、传感器、单片机、控制器以及上位机组成。基于Arduino开发板和MATLAB编程实现所设计控制器的开发,以此对所提出的LTV-MPC和NMPC控制器的有效性进行不同预设参考路径轨迹下的实车验证。

关键词：无人驾驶车辆轨迹跟踪模型预测控制线性时变理论

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频率合成器中压控振荡器的相位噪声性能研究

频率合成器中压控振荡器的相位噪声性能研究

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作者：彭彦豪天津大学

学位级别：硕士

本文针对无线通信应用中压控振荡器的相位噪声展开研究。探讨了目前流行的两种相位噪声理论——线性时不变理论和线性时变理论的基本原理,比较了两种理论的优缺点和各自的应用范围:线性时不变理论的数学推导更加精确但在处理1/f噪声时... 详细信息

本文针对无线通信应用中压控振荡器的相位噪声展开研究。探讨了目前流行的两种相位噪声理论——线性时不变理论和线性时变理论的基本原理,比较了两种理论的优缺点和各自的应用范围:线性时不变理论的数学推导更加精确但在处理1/f噪声时表现欠佳;线性时变理论在分析过程中采用了较多近似,故精度有限,但就工程应用而言可以提供直观合理的设计指导。利用线性时不变理论和线性时变理论分别针对环形振荡器和LC振荡器的相位噪声进行了分析,推导了在两种理论下环形振荡器和LC振荡器各自的相位噪声频谱表达式,可作为振荡器低相位噪声设计的基本依据。在第四章分析的基础上,基于Chartered公司0.35μm RF CMOS工艺,设计了一款应用于符合TD-SCDMA标准锁相环频率合成器的低相位噪声压控振荡器,并完成了该电路的版图设计与后仿真。仿真结果表明,该压控振荡器的输出频率范围为1.75GHz.99GHz,工作电流4mA,偏离基频900kHz处的相位噪声低于-120dBc/Hz。

关键词：频率合成器压控振荡器相位噪声线性时变理论线性时不变理论

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