车辆自动驾驶中的仿人控制策略研究

摘要

自动驾驶是智能控制技术、计算机和信息技术等多学科交叉的产物,在危险环境、军事、智能交通等众多领域具有广阔的应用前景。
　　模糊控制是人工智能发展的新分支,它以人类思维处理方法处理常规数学方法难以解决的问题,在众多领域取得了成功。仿人控制是借助于人类专家的经验,用智能控制的方法去解决自动驾驶中的一些复杂问题。
　　在20世纪80年代美国就开始车辆自动驾驶的研究。国内单位对无人驾驶车辆相关领域也展开了相应的研究。到2010年,随着谷歌的无人车取得内华达州驾驶许可证,自动驾驶研究进入一个高潮。
　　针对自动驾驶中存在的智能水平低、舒适性差等现状,本文借助智能控制的方法,对路径跟踪、速度控制、平稳制动开展研究,拟通过仿人操作提高其舒适性。
　　文中先分析了人在道路驾驶过程中的动作特征、方法,为仿人策略做铺垫。
　　通过对专家的路径跟踪方法进行分析,提出特殊形状道路使机器驾驶难度加大的原因,分析机器动作失误的原因,用切线拟合进行方向跟踪,提出了一种基于两点参考机制的跟踪法,依据专家经验选择合适预瞄点和反馈点来解决问题,设计出路径跟踪器。
　　对速度PID跟踪器曲线道路存在问题进行改进,以可控、稳定、舒适性为约束,提出一种基于专家经验的改进型速度跟踪器,针对道路的特殊形状,选择车速。
　　针对多种路况下,以舒适度为目标,设计模糊控制器,确定输入输出变量、模糊控制器输入输出变量论域、划分模糊等级、确定隶属度函数、模糊规则、模糊推理和反模糊化,实现制动过程的仿人平稳制动。
　　设计并研制了自动驾驶实验平台,分执行机构、控制器和系统软件三部分进行功能设计。对软件设计进行详细分析,对其功能模块、算法进行了详细的介绍。
　　对实验平台,进行了路径跟踪、速度控制、平稳制动的实际道路自动驾驶实验,记录了实验数据,并对实验结果进行分析。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 存在的问题与下一步研究内容

1.4 本文研究目标、内容与意义

第二章 实际道路驾驶方法分析

2.1 引言

2.2 路径跟踪方法分析

2.3 速度控制方法分析

2.4 制动方法分析

2.5 本章小结

第三章 自动驾驶状态下的控制策略研究

3.1 引言

3.2 路径跟踪策略路径规划

3.3 速度控制策略

3.4 制动策略

3.5 本章小结

第四章 自动驾驶系统实验平台研制

4.1 引言

4.2 总体设计

4.3 实验平台的机构

4.4 实验平台的下位机控制器

4.5 实验平台的上位机控制系统软件

4.6 本章小结

第五章 基于实验平台的自动驾驶策略验证

5.1 引言

5.2 路径跟踪实验

5.3 速度控制实验

5.4 制动实验

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献