关键词：智能汽车;;横向控制;;模糊滑模控制;;实车试验
摘 要：汽车的迅速普及,在推动社会经济发展,改善人类生活的同时,造成的环境污染、交通拥堵、事故频发等危害也日益严重。实现车辆的智能化能够很好的解决这些问题。横向控制是智能汽车的关键技术之一,主要研究如何通过控制转向来实现智能汽车对目标轨迹的横向跟踪。本文对智能汽车横向控制进行了研究,主要的研究内容如下。首先,分析研究了智能汽车横向控制系统结构和工作原理,为实现自主转向功能,设计了智能驾驶横向控制系统的控制策略;针对主动转向控制中可能出现的人机冲突,设计了驾驶员操作判别模块。其次,对汽车动力学模型和轮胎模型进行研究,分析了模型参数摄动的原因,对控制器提出了稳定性和适应性的要求。基于稳态圆周运动假设,根据最优预瞄理论,推导了该假设下的横摆角速度理想值。针对转向系统的非线性和参数不确定性,采用鲁棒性较强的滑模变结构控制方法,以理想横摆角速度值作参考,设计了上层轨迹跟踪横向控制器。为降低滑模控制器的抖振,设计了增益调节的模糊控制器。根据横向控制的要求,对EPS进行了分析和模型推导,基于增量式PID控制方法设计了主动转向模式下底层执行机构控制器。再次,在MATLAB/Simulink和Carsim软件环境中建立联合仿真平台,在不同工况下对设计的横向控制系统进行了仿真,验证了横向控制系统各模块的有效性。最后,基于无人方程式赛车实验平台对执行控制器进行调试和试验,验证了控制器的有效性。设计了横向路径跟踪的实车试验方案,并对SUV智能实验车的主动转向系统进行了转向精度测试,测试显示转向控制精度良好。通过定位系统采集道路数据,建立离线地图,并对所设计的横向控制器进行试验验证。实验结果显示所设计的横向控制系统的有效性。
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