自动泊车过程中运动控制系统设计

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随着我国经济发展水平的不断提高,汽车日益成为人们常见的出行工具。而城市汽车保有量的不断增加,加剧了城市交通的拥堵程度,寻找空余车位并顺利实现泊车入库已经成为困扰驾驶者的普遍难题。目前,虽然国内整车厂已经量产了不同类型的泊车辅助产品,但全自动泊车功能仍不成熟。全自动泊车过程中,运动控制是实现自动泊车的关键技术之一。自动泊车运动控制是指依据车辆当前速度、加速度、距终点距离和档位信息等,按照泊车控制算法中的逻辑做出决策,并向制动控制系统、发动机控制系统等执行器发出控制指令,以得到平顺的速度。本文以泊车辅助功能为基础,分析车辆运动学模型,设计车辆低速纵向运动控制系统,继而实现全自动泊车。本文为满足系统需求,首先分析了车辆运动学模型和车辆运动控制的影响因素,简要搭建了车辆运动控制系统模型。其次,设计了自动泊车运动控制系统架构,并搭建了实现该系统的硬件平台。然后,详细介绍了如何实现自动泊车纵向运动控制,包括纵向距离规划、自动泊车纵向控制策略的设计与优化。纵向距离规划采用多项式逼近规划的方法、纵向控制策略使用了前馈+自适应闭环PI(proportion integral)反馈控制器等。最后,对本文设计的自动泊车运动控制系统进行实车调试以实现快速原型验证。本文设计的运动控制系统在已有的泊车辅助基础上通过搭建ES1000硬件平台实现快速原型验证,软件基于AUTOSAR系统架构且由ETAS提供的ERCOSEK操作系统实现。试验分别选取平行泊车与垂直泊车两个工况,试验结果表明,本文设计的自动泊车运动控制系统能够完成自动泊车,且泊车速度表现平顺,体验舒适。
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