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智能车主动避撞控制策略研究

孙彦军  
【摘要】:主动避撞系统作为车辆主动安全必不可少的一部分,因其可以有效地减少碰撞事故,近年来受到了各大车企和研究机构的广泛关注。但是目前大部分主动避撞系统没有综合利用纵向制动避撞和转向避撞进行合理的避撞规划,难以应对智能车复杂的行驶工况。为此通过引入多智能体理论,建立智能车多智能体主动避撞系统,通过对纵向避撞和转向避撞进行有效综合,使智能车可以在不同工况下选择合理的避撞方式。接着根据预测控制算法设计了智能车跟车避撞控制器和紧急转向避撞路径跟随控制器,有效提高了智能车主动避撞系统的控制能力。主要研究内容如下:(1)建立了智能车多智能体主动避撞系统,在此系统中建立了跟车避撞智能体、紧急制动避撞智能体和紧急转向避撞智能体三个子智能体。在跟车避撞智能体中,建立了固定车头时距跟车安全距离模型;在紧急制动避撞智能体中,建立了考虑路面附着和各环节时滞的三种紧急工况下的制动安全距离模型;在紧急转向避撞智能体中,以五次多项式为基础,综合考虑路面附着特性和车辆动力学特性确定了紧急转向避撞路径以及换道最小安全距离模型。同时引入黑板模型对以上各智能体在避撞时产生的避撞决策冲突进行协调控制,使智能车可以在不同工况下选择合理的避撞方式。(2)根据预测控制理论设计了智能车跟车避撞控制器和紧急转向避撞路径跟随控制器。在跟车避撞控制器设计中,通过对车间距误差、车速误差以及加速度最大值进行约束控制求得智能车期望跟随加速度。紧急转向避撞在高速以及低附着路面行驶工况下具有较大避撞优势,在路径跟随控制器中添加轮胎侧偏角软约束控制,保证轮胎侧偏角与侧偏力始终保持在线性范围内,避免了车辆在换道避撞过程中出现较大侧滑。基于CarSim软件搭建了整车动力学模型和虚拟避撞场景,在Simulink中搭建控制器模型进行了联合仿真,验证避撞控制器的有效性。(3)为了验证所建紧急制动避撞安全距离模型的有效性,进行了实车避撞试验。首先对智能车通过毫米波雷达和摄像头获得的数据进行融合,设计了障碍物筛选算法。然后对紧急制动避撞的控制器和执行器进行了选型,并编写了制动避撞控制程序。最后通过实车试验,验证了紧急避撞安全距离模型的有效性,为主动避撞系统进一步研究提供参考。


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