自动化公路系统车辆编队控制研究

发布时间：2022-12-06 21:30

　　汽车工业是围绕安全、环保、节能三个永恒的主题向前发展的。随着众多的新兴技术被应用于汽车上,现代汽车逐步向着智能化、网联化和电动化发展。与此同时,各种交通问题日渐突出,所以运用各种先进技术来解决交通问题的思想便应运而生。本文以自动化公路系统中的车辆编队控制为主题,研究解决现存交通问题的车辆编队方法。结合轮胎“魔术公式”建立了七自由度车辆模型,作为编队控制中的车辆运动状态求解器。建立了基于车间距误差的车辆纵向队列模型,采用双向—领航者跟随法和前车—领航者跟随法设计了车辆纵向跟随滑模控制器。根据车辆横向预瞄方法,设计了车辆车道保持滑模控制器。采用三角函数方法规划了车辆换道轨迹,设计了车辆换道滑模控制器。采用Lyapunov稳定性分析方法验证了设计的滑模控制器的稳定性。通过搭建MATLAB/Simulink仿真模型,验证了设计的滑模控制方法的可行性。结合自动化公路系统的工作原理,提出了车辆出入队和车队拆分合并的编队控制策略。针对车辆队列行驶和车队整体换道两种基础的车辆编队动作,设计了车队纵向跟随与车道保持耦合控制器、车队纵向跟随与车辆换道耦合控制器。通过MATLAB/Simulink仿真,证明... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 车辆编队国内外研究现状及分析
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 国内外文献综述简析
    1.3 本文主要研究内容
第2章 车辆动力学模型的建立
    2.1 车辆动力学模型
        2.1.1 车辆侧偏角和滑移率
        2.1.2 轮胎动力学模型
        2.1.3 整车模型
        2.1.4 车辆仿真模型
    2.2 本章小结
第3章 车队中车辆纵横向控制
    3.1 滑模变结构控制方法
        3.1.1 滑模变结构控制基本原理
        3.1.2 滑模面设计
        3.1.3 趋近律设计
        3.1.4 滑模可达条件
        3.1.5 抖振问题
    3.2 车辆纵向跟随控制
        3.2.1 一阶车队模型
        3.2.2 纵向跟随滑模控制律设计
        3.2.3 纵向跟随稳定性分析
        3.2.4 纵向跟随仿真分析
    3.3 车辆车道保持控制
        3.3.1 车道保持控制模型
        3.3.2 车道保持滑模控制律设计
        3.3.3 车道保持稳定性分析
        3.3.4 车道保持仿真分析
    3.4 车辆换道控制
        3.4.1 车辆换道轨迹规划
        3.4.2 车辆换道滑模控制律设计
        3.4.3 车辆换道稳定性分析
        3.4.4 车辆换道仿真分析
    3.5 本章小结
第4章 车辆编队控制
    4.1 自动化公路系统工作原理
    4.2 车队纵向跟随与车道保持耦合控制
        4.2.1 车队纵向跟随与车道保持滑模控制律设计
        4.2.2 车队纵向跟随与车道保持稳定性分析
        4.2.3 车队纵向跟随与车道保持仿真分析
    4.3 车队纵向跟随与车辆换道耦合控制
        4.3.1 车队纵向跟随与车辆换道滑模控制律设计
        4.3.2 车队纵向跟随与车辆换道稳定性分析
        4.3.3 车队纵向跟随与车辆换道仿真分析
    4.4 车辆编队车路协同控制描述
        4.4.1 车辆出队入队控制描述
        4.4.2 车队拆分合并控制描述
    4.5 本章小结
第5章 车辆编队MATLAB与 CarSim联合仿真
    5.1 车辆编队滑模控制
        5.1.1 车辆编队换道距离确定
        5.1.2 车辆编队控制器设计
    5.2 MATLAB与 CarSim联合仿真分析
        5.2.1 车辆出入队仿真分析
        5.2.2 车队拆分合并仿真分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]智能交通系统综述[J]. 赵娜,袁家斌,徐晗.  计算机科学. 2014(11)
[3]随机车辆跟随系统的鲁棒控制[J]. 施继忠,张继业,胡永举,陈彦秋.  电子科技大学学报. 2014(04)
[4]基于电动助力转向的车道保持系统[J]. 张海林,罗禹贡,江青云,李克强.  汽车工程. 2013(06)
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硕士论文
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[4]智能车辆队列纵向控制系统的建模与实验研究[D]. 张向南.贵州大学 2015
[5]基于四元素构架的车辆队列动力学建模与分布式控制[D]. 郑洋.清华大学 2015
[6]基于鲁棒自适应控制的车辆领航编队控制方法研究[D]. 韩璐.北京交通大学 2015
[7]车辆编队控制[D]. 张慧.辽宁科技大学 2014
[8]基于有限状态机的车队纵向协作策略建模与仿真[D]. 黄子超.武汉理工大学 2013
[9]自治汽车列队控制仿真软件设计与实现[D]. 陈建中.武汉理工大学 2012
[10]基于反馈线性化的车辆编队控制[D]. 钱方.大连海事大学 2011



本文编号：3711667