基于最小安全距离的车辆换道控制研究

摘要

车辆换道是车辆行驶过程中一个常见但复杂的行为，换道轨迹规划和轨迹跟踪控制是智能车辆换道研究中的核心问题。目前对智能车辆换道行为的研究侧重于直线道路上的匀速换道，本文针对车辆弯路换道情况，考虑车辆速度变化，基于最小安全距离模型对车辆换道控制进行了研究。
　　根据车辆换道时的横摆运动规律，建立了基于梯形横摆角加速度的换道轨迹模型，与基于横向加速度率的换道轨迹模型相比，简化了横摆角跟踪换道控制系统设计的计算过程。本文还考虑道路曲率对换道轨迹的影响，把基于横摆角加速度的换道轨迹模型由直线道路扩展到弯路上。
　　基于直线道路上的车辆换道最小安全距离模型，建立了弯路上车辆换道最小安全距离模型，并与直线道路车辆换道最小安全距离模型进行比较分析，通过Simulink与Carsim联合仿真，验证了车辆弯路换道最小安全距离模型的有效性。
　　利用车辆纵横向耦合动力学模型，考虑道路曲率和车辆纵向速度变化，建立了车辆换道非奇异终端滑模控制规律，利用相平面法对控制系统的稳定性进行了分析，通过仿真对设计的控制规律的有效性进行了验证，仿真结果显示横摆角误差及纵向位移误差具有渐近稳定性。
　　针对车辆参数未知的情况，建立车辆换道自适应控制规律并进行稳定性分析，仿真结果显示设计的自适应控制规律能做到对期望横摆角的渐近跟踪，参数估计值趋于实际值；针对车辆参数时变有界的情况，建立车辆换道准滑模控制规律，仿真结果显示设计的准滑模控制规律可以有效减弱车辆换道滑模控制系统的抖振现象；针对车辆侧滑现象，采用前、后轮转向车辆动力学模型，在控制系统中增加对车辆侧滑速度的控制，仿真结果显示，采用前、后轮转向的车辆换道轨迹跟踪控制规律，通过控制车辆侧滑速度趋于0，增强了对换道轨迹的跟踪性能。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

第2章 车辆换道轨迹规划

2.1直线道路车辆换道轨迹规划

2.2弯路车辆换道轨迹规划

2.3本章小结

第3章 车辆换道最小安全距离模型

3.1最小安全距离模型的建立

3.2最小安全距离模型的仿真分析

3.3本章小结

第4章 换道轨迹跟踪控制系统的设计与仿真分析

4.1车辆动力学模型

4.2非奇异终端滑模轨迹跟踪控制

4.3控制系统的仿真建模与分析

4.4本章小结

第5章 控制系统的分析改进

5.1车辆换道自适应控制系统设计

5.2有界变参数车辆换道控制

5.3考虑侧滑运动的车辆换道控制

5.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢