融合稳定性的高速无人驾驶车辆纵横向协调控制方法

摘要：

提出了一种纵横向协调控制的路径跟踪控制方法;建立了车辆预瞄误差模型和考虑路面地形的高速车辆等效动力学模型,以此引入道路曲率地形因素;基于模糊规则设计了预瞄距离发生器,解决预瞄误差模型中固定预瞄距离的问题;建立了预测时域与道路曲率的函数关系,运用模型预测控制算法求解前轮转角,从而建立路径跟踪控制器;运用指数模型表示车辆期望车速,设计了比例积分微分纵向控制器控制车速以改善路径跟踪精度;运用质心侧偏角相平面图表征车辆稳定性特征,设计比例积分微分稳定性控制器以改善车辆稳定性.研究结果表明:提出的控制方法能在不同附着系数路面上对车辆跟踪性能进行优化,在干燥沥青路面以车速90 km·h-1行驶时,与只运用模型预测控制算法进行路径跟踪控制的车辆相比,最大横向误差可减少33％;在潮湿沥青路面以车速70 km· h-1行驶时,与只运用模型预测控制算法进行路径跟踪控制的车辆相比,最大横向误差可减少30％;在冰雪路面以车速55 km· h-1行驶时,与只运用模型预测控制算法进行路径跟踪控制的车辆相比,最大横向误差可减少16％.可见,所提出的控制方法能有效改善路径跟踪精度.

关键词：无人驾驶车辆、路径跟踪、纵横向控制、模糊控制、稳定性

所属期刊栏目：20

分类号：U491.2(交通工程与公路运输技术管理)

资助基金：国家自然科学基金项目;重庆市自然科学基金项目

在线出版日期：2020-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：205-218