基于轨迹预瞄的智能汽车变道动态轨迹规划与跟踪控制

作     者：聂枝根 王万琼 赵伟强 黄震 宗长富 NIE Zhi-gen;WANG Wan-qiong;ZHAO Wei-qiang;HUANG Zhen;ZONG Chang-fu

作者机构：昆明理工大学交通工程学院云南昆明650500 法国信息与系统实验室罗讷河口马赛13397 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130022 

基　　金：国家自然科学基金项目(51705225) 国家留学基金项目(201801810050) 昆明理工大学引进人才科研启动基金项目(KKSY201602009) 

出 版 物：《交通运输工程学报》 (Journal of Traffic and Transportation Engineering)

年 卷 期：2020年第20卷第2期

页      码：147-160页

摘      要：为实现实际动态交通环境下智能汽车的变道控制,提出了基于轨迹预瞄的智能汽车变道动态轨迹规划与跟踪控制策略;针对实际交通环境下目标车道车速和加速度的动态变化,提出了智能汽车变道动态轨迹规划算法,获得了能够避免智能汽车发生碰撞的变道轨迹的动态最大纵向长度;设计了兼顾变道效率和乘员舒适性的优化目标函数,优化获得了在变道轨迹最大纵向长度范围内的实时动态最优变道轨迹;利用轨迹预瞄前馈和状态反馈相结合的类人转向控制方式,实现了智能汽车变道动态轨迹跟踪和乘员舒适性的最优控制,并利用硬件在环试验台验证了所提控制策略的正确性。研究结果表明:定速工况下实际与参考轨迹的侧向位移误差、航向角误差和最大侧向加速度分别为1.4%、4.8%和0.59 m·s^-2;定加速度工况下实际与参考轨迹的侧向位移误差、航向角误差和最大侧向加速度分别为1.1%、4.6%和0.48 m·s^-2;变加速度激烈工况下实际与参考轨迹的侧向位移误差和最大侧向加速度分别为1.7%和0.80 m·s^-2,航向角超调后能迅速重新跟踪动态轨迹航向角;所提控制策略可以很好地跟踪控制实际交通环境下目标车道汽车在定车速、定加速度和变加速度工况下的智能汽车动态变道轨迹,从而能实现智能汽车最优变道,可确保变道过程中不与目标车道汽车发生碰撞,并兼顾变道效率和乘员舒适性。

主 题 词：智能汽车 变道 动态轨迹规划和跟踪 预瞄控制 动态交通 

学科分类：082304[082304] 08[工学] 080204[080204] 0802[工学-机械学] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19818/j.cnki.1671-1637.2020.02.012

馆 藏 号：203923041...