車道變換自動控制策略研究.pdf

1、本文研究了車輛在高速公路直道上的變換車道行為。目的是要發(fā)展一種針對前輪轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向控制器，幫助車輛在無駕駛員干預的情況下在直道上自動地從現(xiàn)行車道變換到目標車道。 為了設(shè)計這樣一種控制器，首先建立線性二自由度車輛橫向動力學模型。進而研究車輛對象的操縱穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性能，主要是車輛橫擺角速度對于前輪轉(zhuǎn)向角輸入的穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)響應。為后文對于仿真結(jié)果的分析打下理論基礎(chǔ)。 由于車輛自動變道控制的一個關(guān)鍵是，如何確定在不同車速下對應于

2、不同寬度車道的理想前輪轉(zhuǎn)向角輸入。本文討論了幾種虛擬理想軌跡的設(shè)計方法，并選擇其中的梯形加速度軌跡作為設(shè)計依據(jù)，求得本文控制器的理想前輪轉(zhuǎn)向角輸入。并討論在由不同虛擬軌跡參數(shù)得到的理想前輪轉(zhuǎn)角輸入下，車輛橫向運動所受到的影響。 由于在實際中行駛的汽車是一個時變的，非線性的復雜系統(tǒng)。而本文的二自由度線性模型無法準確反映車輛完整的動力學信息。如：車輛執(zhí)行機構(gòu)的動力學特性、車輛與路面作用關(guān)系、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的非線性和系統(tǒng)參數(shù)的不確定性等。所

3、以，車輛變道的開環(huán)控制并不能得到理想的效果。因此，本文進一步研究了車輛的各種參數(shù)對于車輛轉(zhuǎn)向性能的影響，它們是車速、前后輪側(cè)偏剛度等。接著考察側(cè)向風對于車輛變道行駛的干擾。 針對車輛變道行駛時，參數(shù)攝動以及側(cè)向風的干擾作用，本文設(shè)計基于H<,∞>控制理論的參考車輛橫擺角速度跟蹤控制器。此控制器由前饋和反饋兩部分組成。反饋部分設(shè)計基于H<,∞>回路成形方法，旨在提高車輛橫擺運動對側(cè)向風等干擾的魯棒性。前饋部分的設(shè)計基于車輛線性分式