【摘 要】
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随着我国机动车保有量的不断上升,引发的社会问题也将越来越严重,我国因驾驶员操作不当、疲劳驾驶等原因造成的交通事故高达数十万起,为了使人们的出行、生活方式更加智能化,在满足人们日益增长需求的前提下,避免人为因素对出行带来的不良后果,无人驾驶车辆能够提高道路交通安全、缓解城市交通拥堵问题,成为将来车辆发展的必然趋势。感知、规划、控制作为无人驾驶车辆最重要的三大组成部分,本文主要着重于轨迹规划和轨迹跟踪
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随着我国机动车保有量的不断上升,引发的社会问题也将越来越严重,我国因驾驶员操作不当、疲劳驾驶等原因造成的交通事故高达数十万起,为了使人们的出行、生活方式更加智能化,在满足人们日益增长需求的前提下,避免人为因素对出行带来的不良后果,无人驾驶车辆能够提高道路交通安全、缓解城市交通拥堵问题,成为将来车辆发展的必然趋势。感知、规划、控制作为无人驾驶车辆最重要的三大组成部分,本文主要着重于轨迹规划和轨迹跟踪控制,主要工作如下:一、本文提出了基于模糊逻辑风险参数的节点搜索式轨迹规划算法,利用采样的节点表示结构化地图的位置信息,生成包含有向图的路网结构,利用成本参数、系数和风险参数设计行驶代价函数,结合车辆行驶的时间、速度、行驶环境等信息,利用模糊逻辑设计风险参数,判别车道保持、左并线和右并线的风险参数,求出相邻两节点组成的局部最优有向路径,本文在仿真环境中设计了仿真程序,用以验证三车道环境下的风险参数的可靠性和有效性。二、根据相邻节点的横纵坐标和航向角,基于相邻两节点组成的局部最优有向路径,利用Clothoid曲线,为了使车辆在实际行驶时具有连续可变的曲率,而避免急转弯带来的风险,本文研究和分析了预期轨迹的生成方式,提出了实际行驶环境中的曲率参数整定方法,设计具有物理可行性的轨迹。三、由于车辆横向和纵向运动分析具有很强的耦合关系,而且电机存在工况复杂、外部扰动多变等特性,为了有效抵消不可预测的因素对系统造成的影响,在纵向控制上,本文设计了一种基于模糊控制器的电动汽车速度规划方法,使车辆行驶过程中更符合人类驾驶经验,车辆能够有效保持合适车距,提高行驶的安全性。在横向控制上,本文提出了基于转向补偿的差速轨迹跟踪控制系统,利用转向补偿,降低轨迹跟踪过程中产生的横纵坐标和航向角误差,提高了轨迹跟踪的稳定性和准确性。本文在仿真环境中设计了仿真程序,以包含直线和曲线的典型路径作为预期轨迹,仿真结果表明,在具有物理可行性的轨迹跟踪中,本文设计的基于转向补偿的差速轨迹跟踪控制系统,能够使跟踪过程中的横纵坐标趋于稳定,且误差处于较好水平,在转向补偿模块的作用下,由于电机扰动、上升时间或系统参数不精确造成的航向角偏差波动范围会逐步缩小,该系统在轨迹跟踪上具有较好的性能。
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