智能小车弯道控制的研究与实现

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智能小车行驶的路况环境复杂多变,然而最能检验小车运动控制性能的路况就是不同曲率下的弯道。因为不管什么样的路况,总会遇到曲率各异的弯道,而且最容易出现故障的道路也是弯道,那么小车在弯道控制当中的安全性、平滑性以及转弯速度的高效性也就恰恰反映了小车的综合运动控制的性能。因此,研究智能小车在弯道环境下的路径检测以及运动控制就具有重要的应用价值,对提升小车在不同路况下的控制性能具有实际意义,然而常规的检测方法以及控制策略在提升小车弯道控制性能方面却存在着许多不足。传统的路径检测方法以及运动控制策略大多是在一个理想环境的前提下进行研究的,然而实际的路况中影响小车控制性能的因素却没有理想环境下这么单一。特别是在弯道环境下,不同的曲率、光照、速度等因素都可能带来干扰或者扰动,甚至是检测盲区,进而直接或间接地影响着小车运动控制的性能。因此,本文以视觉路径检测的智能小车平台作为研究对象,从路径检测方法,特别是其中的盲区检测方法和运动控制器设计两方面,针对小车在弯道下的运动控制问题展开研究工作,通过对检测方法以及控制策略的改进从而提高小车在弯道环境下控制的稳定性、平滑性以及速度的高效性。论文的主要工作如下:研究了智能小车弯道下的路径检测方法,其中重点研究了小车弯道的盲区检测方法。针对小车在弯道行驶的过程当中由于环境因素干扰,遇到检测盲区无法正常识别道路,导致小车容易冲出跑道的问题,提出了一种弯道下的盲区检测方法。即在常规路径检测方法的基础之上,从跑道有效信息提取、确定小车虚拟运行轨迹的方法上进行改进,引入中线重构补偿算法,以此来提升智能小车在转弯过程中的稳定性。研究了小车在弯道环境下的转向控制问题。针对小车在弯道行驶环境下无法精确地建立数学模型,时变性强,稳定性差的问题。提出了在弯道转向控制过程当中采用模糊逻辑控制的策略,通过建立智能小车运动学模型,根据实际的工程经验以及专家知识建立模糊控制规则,设计了小车转向的模糊控制器。结合汽车换档变速原理,设计了小车换档变速的模糊控制器,然后在转向与速度控制的基础之上研究了小车转向与速度的协调控制策略。最后,对盲区路径检测方法和转向、车速的模糊控制算法进行了综合实验分析,比较分析了盲区路径检测方法对转向控制和车速控制的影响,还分析了转向控制与车速控制之间的协调控制效果。
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