智能汽车主动避撞控制策略及系统研究

【摘要】：近年来,汽车主动避撞技术成为汽车智能化领域的研究热点。在汽车行驶过程中,当前方出现障碍物时,通过主动制动或主动转向来避免发生碰撞,可以有效提高汽车行驶安全性,研究智能汽车主动避撞技术具有重要的学术及应用价值。本文从提高主动避撞系统工况适应能力角度出发,提出制动避撞策略和转向避撞策略协调工作的设计方案,研究紧急转向轨迹规划方法和路径跟踪控制算法,提升智能汽车主动避撞的安全性。本文主要研究工作如下:(1)通过制动过程分析给出制动和转向策略协调依据,并改进五次多项式路径规划方法,在动力学和碰撞安全约束条件下实现紧急转向避撞路径和速度快速规划,同时兼顾目标车道有车辆干扰的问题。(2)基于模型预测控制理论设计轨迹跟踪器,为提高控制器实时性,将非线性模型预测问题转变为线性模型预测问题,推导线性预测模型,在车辆机械机构饱和约束、动力学约束条件下,以路径跟踪误差和控制量最小化为目标,研究了最优路径跟踪问题。(3)为验证避撞轨迹规划和轨迹跟踪算法的有效性,采用Prescan交通场景建模软件,建立虚拟交通场景,采用Carsim车辆动力学建模软件,建立车辆模型,考虑多种常见的紧急工况,在Simulink中进行了联合仿真测试。(4)为进一步推进产业化应用,基于Freescale公司MC9S12XS128芯片设计主动避撞控制硬件系统,载入避撞控制算法,并与dSPACE进行了硬件在环仿真,测试硬件系统和控制算法的有效性。