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基于EPS的自动泊车路径规划及跟踪控制研究

徐磊  
【摘要】:自动泊车系统作为高级驾驶辅助系统的重要组成部分,能够极大地减轻驾驶员泊车时的负担,缩短泊车时间,提高泊车过程的舒适性和安全性。自动泊车系统能推动着智能汽车、智能网联汽车的发展,有着巨大的市场前景和经济效益。首先,分析研究自动泊车系统工作原理、构架和关键技术,分析低速下泊车时车辆运动特性,进行泊车工况下车辆运动学建模与分析。然后,基于模糊逻辑,设计自动泊车模糊控制器,通过仿真验证其有效性;基于超声波探测和车辆几何运动原理,分析平行和垂直泊车过程可能发生的碰撞,考虑车辆实际的运动学以及部分动力学约束,针对多种平行泊车和垂直泊车路径规划方法进行研究分析和仿真对比。选择“圆弧-直线-圆弧”的平行泊车路径规划、双步库内调整策略和多步后退式垂直泊车路径规划的组合,作为所开发的自动泊车系统的路径规划控制策略。其次,以采用电动助力转向系统作为转向执行机构的自动泊车系统为研究对象,考虑转向执行机构对系统的影响,建立了基于EPS的APS动力学模型,采用反正切函数拟合两段弧路径,应用非时间参考的路径跟踪控制策略生成目标转角,提出了自抗扰控制转角跟踪算法进行转角跟踪。最后以某乘用车为试验平台,对泊车系统所用传感器进行选型匹配,提出完整的自动泊车系统方案;对自动转向控制进行研究,基于MC9S12X128主控芯片,完成了自动泊车控制器硬件设计;将自动泊车区域划分、路径规划和路径跟踪策略转化为控制芯片可处理的C语言程序,完成自动泊车软件程序设计;并进行自动泊车硬件在环与实车试验,结果表明,泊车成功率高,系统可靠性高,验证了路径规划、跟踪的有效性、精确性。


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