小车动力系统与控制—平行停车

摘要

汽车的产生给人类生活带来了极大的便利,但是驾驶汽车的难度尤其是泊车时的难度也让许多人头疼不已.一个有效解决人为泊车困难的方法就是采用自动泊车系统.作为自动泊车系统中最为困难的部分,自动泊车转向控制策略是一个值得研究的问题.
　　本文通过建立平面上无侧滑的四轮车辆模型,就基于非线性路径反馈控制的平行泊车转向控制策略进行研究.主要做了以下三个方面的工作:
　　首先,根据车辆Akcermann转向角原理与车轮侧向运动限制,建立平面上的车辆非完整约束动力学方程.利用微分几何曲线论知识得到车辆转弯半径与速度和转向角之间的关系,进而通过相切圆弧运动轨迹得到平行泊车最小停车位长度约束和最小道路宽度约束.
　　其次,利用车辆参数及道路参数,通过车辆碰撞约束建立车辆泊车碰撞安全区域.在碰撞安全区域内,利用车辆起始泊车纵坐标与车辆最大转向角速度约束,构建平行泊车轨迹的曲率函数,通过曲线论基本定理得到泊车轨迹.
　　最后,通过对车辆非完整约束动力学方程的非线性变换,得到曲线坐标下的车辆动力学方程.利用非线性变换,将该动力学方程转换为一个与线性控制方程拓扑同胚的非线性控制方程.构建路径反馈控制函数,利用Lyapunov函数证明反馈控制函数的镇定性.为了展示非线性路径反馈控制的效果,利用Matlab仿真实验,得到车辆平行泊车模拟示意图.

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1 绪论

1.1 引言

1.2 自动泊车研究现状

1.3 基于路径规划的平行泊车步骤

1.4 文章结构与主要内容

2 泊车过程中的约束

2.1 基于Ackermann转向几何学的最大转角限制

2.2 车辆动力学约束

2.3 车辆碰撞约束决定的最小停车条件

3 平行泊车的路径规划

3.1 安全泊车区域的确定

3.2 转角角加速度受限下的运动轨迹

3.3 转向角速度受限下的泊车轨迹

4 路径反馈控制与仿真

4.1 路径反馈控制函数求解与仿真

4.2 基于非线性路径反馈控制的平行停车仿真

5 总结与展望

致谢

参考文献