一種無人駕駛車輛路徑跟蹤控制方式研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著社會不斷向前進步,科技日新月異地高速發(fā)展,無人駕駛車輛開始走進人們的視野。無人駕駛車輛是一種非常典型的四輪移動機器人,是一個多學科交叉綜合體,涉及技術(shù)廣泛。無人駕駛車輛技術(shù)對于增強國家安全具有直接意義,并且同時無人駕駛車輛的技術(shù)直接促進移動機器人的相關(guān)技術(shù)。目前無人駕駛技術(shù)已經(jīng)逐步開始用于人們的生活,比如輔助安全駕駛系統(tǒng),對于減少交通事故和具有極強的現(xiàn)實應(yīng)用意義。
  本文對無人駕駛車輛的底層控制系統(tǒng)展開了研究,根據(jù)實際道路情

2、況,設(shè)計了一套路徑跟蹤控制系統(tǒng),以提高控制系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)性。本文主要研究內(nèi)容有以下5個部分:
  第一,介紹無人駕駛車輛的項目背景和研究意義,對目前無人駕駛車輛國內(nèi)外研究成果進行了詳細介紹,對無人駕駛車輛所涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)進行了詳細概述并介紹了其中所常用的方法。在本章最后詳細分析了無人駕駛車輛的運動控制問題。
  第二,本章以無人駕駛車輛“巡洋艦”為研究平臺,介紹了實驗平臺采用的體系結(jié)構(gòu),結(jié)合“巡洋艦”采用的硬件組成,

3、并詳細介紹了其幾個組成部分,諸如環(huán)境感知系統(tǒng)、規(guī)劃系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及執(zhí)行機構(gòu),更加明白清楚體系結(jié)構(gòu)的組成。應(yīng)用數(shù)學知識詳細描述了路徑跟蹤控制問題,將問題表達式化,從而將問題具體化;概要地介紹運動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成要素;總結(jié)了車輛在實際道路中要面臨的問題,從而也是本文要解決的問題。
  第三,本章研究無人駕駛車輛的速度控制方法相關(guān)內(nèi)容,設(shè)計并實現(xiàn)一種PID速度控制系統(tǒng)。概要描述無人駕駛車輛的速度控制問題,并總結(jié)出本實驗平臺要

4、達到的設(shè)計目標。根據(jù)車輛的強非線性和易受環(huán)境因素影響的特點,結(jié)合了人類控制車輛時速度控制的經(jīng)驗,介紹了PID控制原理和調(diào)整參數(shù)的規(guī)則,設(shè)計PID速度控制器規(guī)則,經(jīng)過對PID參數(shù)的不斷測試和調(diào)整,完成速度控制器的設(shè)計與調(diào)試。通過實驗驗證了速度控制系統(tǒng)的有效性、準確性和魯棒性,克服了車輛自身的非線性問題以及復雜外部環(huán)境的干擾問題。
  第四,本章研究無人駕駛車輛的方向控制方法相關(guān)內(nèi)容,設(shè)計并實現(xiàn)一種方向跟蹤控制系統(tǒng)。利用“預瞄-跟隨”

5、理論和純追蹤控制算法的優(yōu)點,結(jié)合模糊推理控制的優(yōu)勢,設(shè)計和實現(xiàn)了參數(shù)自適應(yīng)模糊控制器,其輸入量為當前速度和航向誤差,輸出量為前視距離,進一步使用純追蹤算法計算前輪轉(zhuǎn)角,從而使車輛能夠在實際道路中按照參考路徑跟蹤行駛,解決由于數(shù)學控制模型的建立不精準帶來的控制不確定性問題。
  最后,應(yīng)用無人駕駛車輛平臺“巡洋艦”在真實道路環(huán)境下進行路徑跟蹤控制系統(tǒng)的測試,結(jié)果驗證了本文提出的控制系統(tǒng)的有效性、魯棒性和可靠性,并根據(jù)實驗結(jié)果對本文所

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