关键词：纯电动汽车;;自动驾驶;;路径规划;;路径跟踪控制器
摘 要：近年来,随着我国经济的快速发展,汽车保有量迅速增长,致使交通安全事故日益增多,汽车尾气污染问题也越发严重。据相关部门对近年来交通安全事故的统计数据分析发现,繁杂的驾驶操作和复杂的驾驶环境是导致交通安全事故的关键原因。自动驾驶技术是将“人”从驾驶任务中分离出来,从而有效地避免了因驾驶员的判断错误或者操作失误引起的交通安全事故。因此,如何在复杂的行车环境中成功规划出一条可通行的路径,以及如何控制车辆对规划的路径平稳而准确的跟踪具有十分重要的理论研究意义和实际应用价值。本文的主要研究工作有:路径规划选择为人工势场法。采用了MATLAB/GUIDE软件编写了可视化界面,通过可视化界面为传统人工势场法输入多个障碍物的位置信息。为了使本用于低速机器人的传统人工势场法适用于车辆的路径规划,以二自由度整车模型为研究对象,采用了一种基于车辆转弯半径限定的方法改进传统人工势场法。仿真结果表明:对于直线形、折线形、曲线形和正方形的障碍物,改进型人工势场法都能很好的适应。路径跟踪控制器基于干扰观测器进行设计,选择了具有对参数摄动和干扰不敏感的滑模控制理论,趋近律采用指数趋近律,采用饱和函数法消除抖振,控制量是转向盘转角,跟踪量是横向位移和速度。定速巡航控制器采用增量式PID控制算法,以期望巡航速度和实际车辆速度的差值作为控制输入,对车速进行控制。以测试道路相关标准为依据,采用三阶曲线拟合的方式,建立了双移线和蛇形线测试道路模型。然后分别以双移线路径、蛇形线路径和避障路径为期望路径,对路径跟踪控制器的路径跟踪和速度跟踪性能进行仿真分析。仿真结果显示:路径跟踪偏差分别保持在0.03m、0.02m和0.04m以内,速度偏差偏差分别保持在0.14m/s、0.04m/s和0.99m/s以内;转向盘转角分别保持在0.89rad、0.31rad和2.85rad以内;横向速度保持在1.71m/s、0.85m/s和3.56m/s以内;横摆角速度保持在0.39rad/s、0.16rad/s和1.06rad/s以内;跟踪精度和稳定性也达到期望效果。定速巡航实验利用具有码盘测速功能和LCD显示功能的智能小车作为被控对象和主控芯片为STM32F103ZET6的开发板作为主控制器,在真实的坡道路面上对定速巡航工况进行了模拟实验,实验结果表明,控制器能够满足设计要求。
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