【摘 要】
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自主车辆在民用、军事和科学研究等领域都有着很广的应用前景。其关键技术主要包括路径跟踪、路径规划、自主换道避障等。本文主要针对自主车辆路径跟踪策略展开一系列研究。
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自主车辆在民用、军事和科学研究等领域都有着很广的应用前景。其关键技术主要包括路径跟踪、路径规划、自主换道避障等。本文主要针对自主车辆路径跟踪策略展开一系列研究。首先设计了两种不同的路径跟踪控制策略,即基于期望横摆角速度的路径跟踪策略和基于横向预瞄误差模型的路径跟踪策略。前者旨在路径跟踪的同时保证车辆的横向稳定性,后者着重于减小横向预瞄误差和方位偏差。接着设计了直接横摆力矩控制策略(Direct Yaw Moment Control,DYC)对轮胎纵向力进行分配。通过仿真试验表明前者具有更好的路径跟踪效果和横向稳定性。接着,针对车辆在实际行驶过程中质心侧偏角不可测量,且传感器本身存在一定的噪声的实际情况,在考虑侧向风干扰和传感器量测噪声存在的情况下设计Kalman滤波器估计出车辆的质心侧偏角和横摆角速度。根据分离定理,设计线性二次型高斯最优控制器(Linear Quadratic Gaussian,LQG)实现自主车辆的路径跟踪。针对LQG控制器稳定性的不足,设计了改进的LQG/LTR控制器,使系统的鲁棒性有所改善。最后,对车辆高速紧急避障策略进行分析,采用多项式规划纵向匀速的多项式换道路线,在车辆高速行驶情况下针对不同的纵向避障距离规划不同的避障路径。仿真试验表明,采用提出的自主车辆路径跟踪策略能够对所规划的高速紧急避障路径进行精确跟踪。
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