一種無人駕駛車輛路徑跟蹤控制方式研究.pdf

1、隨著社會不斷向前進(jìn)步，科技日新月異地高速發(fā)展，無人駕駛車輛開始走進(jìn)人們的視野。無人駕駛車輛是一種非常典型的四輪移動機(jī)器人，是一個多學(xué)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(qiáng)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(jìn)移動機(jī)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(qiáng)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(jìn)行了詳細(xì)介紹，對無人駕駛車輛所涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)概述并介紹了其中所常用的方法。在本章最后詳細(xì)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(xì)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(jī)構(gòu)，更加明白清楚體系結(jié)構(gòu)的組成。應(yīng)用數(shù)學(xué)知識詳細(xì)描述了路徑跟蹤控制問題，將問題表達(dá)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(dá)到的設(shè)計目標(biāo)。根據(jù)車輛的強(qiáng)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(zhǔn)確性和魯棒性，克服了車輛自身的非線性問題以及復(fù)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(yù)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(dāng)前速度和航向誤差，輸出量為前視距離，進(jìn)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(xué)控制模型的建立不精準(zhǔn)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(jìn)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