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随着汽车的电气化程度越来越高、汽车电子技术的应用也越来越广泛,科技的进步为人们的安全出行、舒适驾驶提供了保障。为了缓解城市停车拥堵,降低城市泊车的风险,近年来智能泊车辅助系统逐渐成为各大汽车公司以及科研院所重点研究和关注的技术。因此,对智能泊车辅助系统展开研究具有重要的意义。 本文针对智能泊车辅助系统的传统规划泊车路径中存在的“停车转向”等问题,优化泊车轨迹,使曲率连续化,生成曲率连续的参考泊车曲线。以此为参考路径,分别研究了基于PID控制、纯跟踪pure-pursuit控制和模型预测控制三类控制算法的跟踪效果。本文的具体工作如下: 对低速运动下的车辆运动模型进行了分析,建立数学模型,并进一步就车辆的内部性能约束条件和外部空间的避障约束展开了讨论。再从泊车路径规划的角度,先对传统的两段式圆弧泊车的两种泊车规划方法展开分析,设计平行泊车GUI界面,指出两种两段式泊车方法的适用场合。进一步考虑到两段式泊车方法的局限性,采用曲率连续的泊车路径曲线对两段式圆弧泊车轨迹进行了优化,利用MATLAB非线性规划优化工具箱对模型进行求解,确定了自动平行泊车的参考路径。 为了设计跟踪控制策略对参考路径进行实时跟踪,对控制对象的传递函数进行了推导,分别研究了PID控制、纯跟踪控制以及模型预测控制在泊车曲线跟踪控制方面的应用。在Simulink平台上搭建控制模型,对三种控制算法进行了仿真实验,得到了模型预测控制算法的跟踪效果最优、纯跟踪控制算法效果其次、PID控制算法的效果最差的结论。 采用真实机构和仿真模拟相结合的方式,搭建了智能泊车辅助转向试验台架,完成了智能转向台架输入输出特性研究试验和智能泊车跟踪控制策略的验证。在转向台架输入-输出特性研究试验中,对采集到的目标前轮转角和实际前轮转角的数据进行处理,利用Matlab系统辨识工具箱拟合了控制对象的传递函数各参数,作为仿真试验中控制对象的替代环节;在智能泊车跟踪控制策略的验证环节,得到了三种控制算法下的实时路径与参考路径的跟踪效果对比曲线,结果表明:模型预测控制算法以其滚动优化过程中弥补了模型失配、干扰等引起的不确定性的特点,在轨迹跟踪效果方面的表现均优于PID控制和纯跟踪控制算法。