自动泊车系统路径规划与控制策略的研究

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国内汽车市场繁荣的背后也导致了汽车保有量的逐年增加,这也严重超出城市交通基础设施的承载能力,不仅造成严重的交通拥堵现象,而且城市道路规划者平均给每辆汽车划分的车位空间也大大减小,进而车位供给的矛盾和压力也日益增大。由于实际生活中驾驶员的驾驶技能和泊车经验不同,导致泊车过程交通事故频发,而自动泊车系统作为一种新兴的智能车辆无人驾驶技术,可将其视为解决上述难题的一种优秀的解决方案,不仅提高汽车在泊车过程中的安全性,使汽车能够安全、高效、快速的驶入相应的泊车位中,而且具有广阔的市场应用前景和价值。通过阅读国内外大量关于自动泊车系统的相关文献,首先对自动泊车过程中的重要阶段——路径规划进行分析,考虑到倒车过程是典型的低速运动过程,以阿克曼转向几何理论为基础建立自动泊车运动学模型,使之替代车辆动力学模型,并用专业车辆仿真分析软件Carsim验证所搭建的车辆Simulink运动学模型的可行性;然后基于两相切圆弧理论作为泊车路径分析泊车过程,确定出普通车位和最小车位的尺寸,同时考虑到泊车过程的障碍物存在,在泊车过程中加入避障约束条件,得到两相切圆弧的半径大小范围,分析得到泊车起始区域,同时由于泊车路径中拐点曲率存在突变点的情况,采用Sigmoid函数曲线和五阶多项式函数曲线分别拟合规划的泊车路径,而拟合效果后者更优;由于自动泊车系统的复杂运动特性,相比传统控制理论的不足,本文采用智能控制理论——模糊控制策略作为泊车运动控制策略,归纳整理出现实生活中司机倒车过程的操作技巧,以此为基础描述模糊规则,将之引入所搭建的平行泊车模糊控制器中,设计仿真试验验证模糊控制器的可行性;最后在Carsim/Simulink平台搭建仿真模型,使用Simulink作为数据分析求解器,Carsim专业动力学仿真软件作为结果输出,运行仿真模型,得到仿真三维动画和曲线,观察结果可以看到Carsim车辆模型在泊车过程平顺进入泊车位中,且并未与前后障碍车辆发生碰撞,得出本文自动泊车系统仿真模型的合理性。
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