摘要：对于复杂交通环境下智能汽车的实时轨迹动态规划的问题,提出了一种基于Frenet坐标的智能车辆局部轨迹规划的算法。利用三次样条曲线拟合道路中心线,得到道路参考线。通过初始状态和目标状态,采样得到四次多项式和五次多项式候选轨迹的集合。综合考虑智能车辆行驶安全性、候选轨迹的横向与纵向加速度变化及全局轨迹追踪能力,设计了安全性代价函数、轨迹舒适性代价函数和轨迹偏移量代价函数,评价轨迹成本。最后通过仿真结果可知,该算法可以实时性得到既舒适又安全的轨迹。且设计了多种类型的道路,其中包括具有单个匀速和变速障碍物的双车道连续弯道,具有多个匀速和变速障碍物的三车道弯道,来测试该方法。测试结果表明:该算法能有效改善复杂动态环境下的避障能力。

摘要：为实现智能卡车在实际交通环境下自主变道操作,提出了考虑侧倾稳定性的动态变道轨迹规划策略。考虑车辆悬架的动刚度特性和轮胎的非线性特性,应用TruckSim软件建立整车动力学模型,进行不同车速和路面附着系数与变道纵向长度的正交仿真实验,建立临界最小变道纵向长度的数学模型。根据周围车辆状态的动态变化,通过避障检测获得安全变道界限。设计智能卡车的变道效率、车辆稳定性等目标函数,获得最优变道轨迹。搭建Matlab/Simulink与TruckSim联合仿真平台,进行规划策略的仿真分析。仿真结果表明:所提规划策略,智能卡车能够有效避免与周围动态车辆发生碰撞,成功完成变道,并保证了智能卡车在变道过程中的侧倾稳定性。

摘要：汽车加速度和速度因交通环境障碍物实时动态变化,智能汽车避障实时参考轨迹不光滑变化;参数摄动,车速实时变化和采集信号干扰,将造成智能汽车动态侧向避障精准控制困难。为此,提出考虑参数摄动的智能汽车动态侧向避障鲁棒控制策略。该控制策略分为动态轨迹规划层和动态轨迹跟踪层;动态轨迹规划层依据障碍物汽车加速度和速度动态变化,采用基于避障极限位置的动态轨迹规划算法,以规划能够保证智能汽车侧向安全避障的实时参考轨迹;动态轨迹跟踪层设计了考虑了质量、转动惯量和前后侧偏刚度参数摄动的鲁棒控制器,以实现实时动态参考轨迹精准跟踪。最后,利用Matlab/Simulink和Trucksim软件联合仿真,进行所提控制策略仿真验证。仿真结果表明:动态轨迹规划层能够依据障碍物汽车加速度和速度实时变化,实时规划了安全侧向避障动态参考轨迹;轨迹跟踪层克服了质量、转动惯量、前后侧偏刚度参数摄动,以及实时参考轨迹不光滑动态变化,平滑良好地跟踪了侧向避障实时参考轨迹。因此,所提控制策略实现了智能汽车安全动态侧向避障,同时确保了避障过程汽车横摆稳定性。

摘要：为实现重型半挂车各工况稳定性精准最优控制,提出了基于线性变参数实时简化模型的重型半挂车稳定性控制策略。该控制策略基于制动系统,采用分层控制方式,运用线性二次型调节器(LQR)方法,选择多个车辆状态为反馈状态,以实现重型半挂车横摆、折叠和侧倾稳定性综合控制;应用遗传粒子群算法,设计综合提高横摆、折叠和侧倾稳定性的优化目标函数,优化控制策略权重系数,以实现重型半挂车各工况稳定性最优控制;最后搭建硬件在环试验台并进行了台架试验。结果表明:采用所提出的控制策略后,牵引车质心侧偏角、牵引车横摆角速度、挂车质心侧偏角和挂车横摆角速度最大值分别改善了38.6%、13.8%、15.8%、8.4%,铰接角最大值改善了5.1%,牵引车侧向加速度、牵引车侧倾角、挂车侧向加速度、挂车侧倾角最大值分别改善了10.4%、15.4%、10.8%、17.7%,表明所设计的控制策略综合提高了重型半挂车普通工况的横摆、折叠和侧倾稳定性,并且实现了极限工况侧翻精准控制,从而避免重型半挂车侧翻。

摘要：在中高速工况下,建立了重型半挂车五自由度简化模型,提出了适时模式切换的集成控制策略;集成控制策略由差动制动和挂车主动转向2个控制系统集成,针对中高速重型半挂车工况变化,适时切换集成控制策略的控制模式,实现中高速重型半挂车各工况精准控制;采用遗传粒子群算法,设计了集成控制策略各控制模式对应优化函数,优化了各控制模式的权重系数,融合与协调了集成控制策略多个单一控制策略,以实现各控制模式重型半挂车最优控制;分析了重型半挂车多个控制策略的仿真结果,并搭建了硬件在环试验台,验证了集成控制策略的控制效果。研究结果表明:在普通工况下,集成控制策略与挂车主动转向控制策略的控制效果类似,优于差动制动控制策略的控制效果,而在极限工况下,控制能力强于挂车主动转向控制策略和差动制动控制策略;采用集成控制策略增强了中高速普通工况重型半挂车横摆和折叠稳定性,牵引车质心侧偏角、挂车横摆角速度和挂车质心侧偏角最大值分别改善了27.46%、53.19%和91.60%,铰接角最大值改善了29.07%;提升了中高速普通工况重型半挂车路径跟随能力,挂车后端路径最大偏差改善了95.48%;提高了中高速普通工况的重型半挂车侧倾能力,牵引车侧倾角、挂车侧倾角、挂车侧向加速度最大值分别改善了11.15%、10.34%和4.08%;避免了极限工况重型半挂车侧翻,且控制牵引车和挂车侧倾角在25°左右的稳定范围内。

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。