【摘 要】
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科学技术的发展一直推动着汽车工业的发展,随着人们消费水平的提高,汽车的保有量也在逐年增加,从而导致了交通事故的频繁发生,泊车空间也变得日益紧张,“停车难”已成为社会的一个普遍现象,同时狭小的泊车空间也增加了泊车难度,容易出现泊车事故。为了尽可能缩小泊车空间,增加可用车位,增强泊车过程的舒适性和安全性,提高泊车成功率。本文在对自动泊车系统的背景及发展状况进行分析后,拟出了本文的研究内容并展开了研究。
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科学技术的发展一直推动着汽车工业的发展,随着人们消费水平的提高,汽车的保有量也在逐年增加,从而导致了交通事故的频繁发生,泊车空间也变得日益紧张,“停车难”已成为社会的一个普遍现象,同时狭小的泊车空间也增加了泊车难度,容易出现泊车事故。为了尽可能缩小泊车空间,增加可用车位,增强泊车过程的舒适性和安全性,提高泊车成功率。本文在对自动泊车系统的背景及发展状况进行分析后,拟出了本文的研究内容并展开了研究。首先在基于前轮转向系统的基础上建立了四轮转向车辆二自由度动力学和运动学模型。针对4WS车辆前后转角分配问题,通过动力学模型得到4WS车辆在理想状态下前后轮转角比例系数的数学表达式。根据运动学模型,并结合车辆结构参数以及车辆与泊车位的几何关系对平行泊车过程进行分析,计算质心点的最小转弯半径、最小泊车位尺寸、各项泊车参数以及满足平行泊车避障约束、曲率约束、位姿约束的泊车起始点可行范围,为后续的4WS自动泊车系统路径规划提供条件。其次,本文采用五次多项式对平行泊车进行路径规划,根据泊车位置约束、姿态约束和避障约束、曲率约束等条件建立多项式方程组,选取了泊车可行起始区域内三点（下限点、中间点以及上限点）作为泊车起始点,并在MATLAB/Simulink里进行路径规划仿真计算,得到满足各种约束条件的三条轨迹曲线。运用基于非时间参考的控制方法,设计普通滑模、终端滑模和指数趋近律滑模三种不同的路径跟踪控制器,在MATLAB/Simulink搭建控制器模型,选取可行泊车区域内下限点作为起始点得到的轨迹作为路径跟踪的参考轨迹,结合前后轮转角定比例分配的控制方法,在车速恒定的情况下对三种不同的路径跟踪控制器进行仿真验证,对比三种控制器的跟踪效果。结果表明,三种控制方法在车速恒定的情况下都可以实现对参考路径的跟踪,但是三者相比之下,指数趋近律滑模控制方法跟踪效果最好。同时验证了在速度波动的情况下,指数趋近律滑模控制器也能够实现对参考路径的跟踪。最后结合基于非时间参考的指数趋近率滑模控制器,选取三种不同的泊车起始工况,运用Simulink和CarSim进行平行泊车联合仿真验证,通过对目标车辆质心点的位置偏差、航向角偏差的分析,验证控制器的可行性。
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