基于加速度反馈的任意道路和车速跟随控制驾驶员模型

Posted 2022-08-18 studyer_domi

1、内容简介

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2、内容说明

摘要：建立一个高效的能够适应复杂汽车行驶工况的驾驶员模型是进行“人—车—路”闭环仿真的关键。利用离散的数表方 式对驾驶员跟随的任意道路路径和车速进行描述。以此为基础，提出任意路径下的预瞄点搜索算法，使“预瞄—跟随”驾驶 员建模理论可应用于任意道路路径和车速的跟随控制。根据车速变化不断更新侧向加速度增益，实现驾驶员模型方向控制和 速度控制的解耦。通过引入加速度反馈，建立一个简单而有效的跟随任意道路路径和车速的方向与速度综合控制驾驶员模型。 仿真表明该驾驶员模型具有良好的路径与车速跟随精度。

关键词：驾驶员模型 “预瞄—跟随”理论 加速度反馈 方向与速度综合控制

汽车的安全性不仅与汽车本身的特性有关，还 与驾驶汽车的驾驶员行为特性密切相关。随着人们 对汽车安全性的日益重视，“人—车—路”闭环性能 的研究显得越来越重要。在“人—车—路”闭环性 能仿真中最为关键的是建立一个高效的能够适应各 种汽车行驶工况的驾驶员模型。目前国内外有不少学者在此领域进行了深入的研究[1-5]。本文是在郭孔 辉院士提出的“预瞄—跟随”驾驶员建模理论的基 础上，通过在方向控制和速度控制上引入加速度反 馈，建立一个简单而有效的跟随任意道路路径和任 意车速的方向与速度综合控制驾驶员模型，并给出 了该驾驶员模型的参数获取方法。 1 驾驶员模型的描述 本文建立的驾驶员模型是在预先知道道路轨 迹(以驾驶员跟随的道路中心线来描述)和期望车速 (以道路上的速度要求来描述)的前提下建立的。它根据预期道路和预期车速的信息，通过引入汽车速 度和位置等姿态反馈，决策驾驶员所应该施加到汽 车上的转向盘转角和统一油门，如图 1 所示。图 1 中统一油门是为了简化汽车的速度控制而 提出的[5]。它把驾驶员对制动踏板和油门踏板(包括 变速器和离合器)的操作用一个统一的物理量来描 述，使得驾驶员速度控制模型得以简化。本文假设 汽车装备自动变速器，可以仅用油门踏板和制动踏 板控制汽车的车速，避免了使用手动变速器时需要 换挡和操作离合器等复杂过程。而且，把制动描述 为一个“负油门”，这样形成了“统一油门”的概念。 由此可以看出，驾驶员只需要决策统一油门，就可 以实现对车速的控制。决策出的统一油门可以进一 步转化为驾驶员对油门踏板和制动踏板的操作。在 装有手动变速器的汽车上，也可根据“换挡规律” 进一步转换为驾驶员对变速器和离合器的操作。 驾驶员希望跟随的“道路”和“车速”千变万 化，十分复杂。为了能够统一表达“预期道路”和 “预期车速”，本文采用了离散的数表方式进行描述 (图 2 和下表)。驾驶员跟随的预期道路轨迹可以用 “大地坐标系”下道路中心线上的一系列有序的点来 描述。考虑到在道路上还有行驶车速的要求，道路 中心线上的点除了具有位置信息外，还应该具有驾 驶员期望的车速信息。因此，每个点可用(xi, yi, ui) 三个变量来描述，其中(xi, yi)表示了驾驶员需要跟随 的预期道路中心线坐标，ui 表示了在(xi, yi)位置时驾 驶员预期达到的车速。i=1 为道路的起点，i=n 为道 路的终点。在道路曲率比较小时，描述道路的点可以取得稀疏一些；在道路曲率比较大时，即比较急 的弯道上，描述道路的点应该取得密一些。根据以 上输入，本文建立的驾驶员模型将决策适当的转向 盘转角δ sw 和统一油门α ，使车辆的实际输出跟随 驾驶员期望的道路轨迹和速度。

 

3、仿真分析

 

 

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4、参考论文

线控主动四轮转向汽车的控制策略研究_谭雷9

基于模糊-PID控制的侧向速度反馈驾驶员模型研究

基于加速度反馈的任意道路和车速跟随控制驾驶员模型_丁海涛