復雜環(huán)境下的多無人直驅(qū)純電動汽車編隊控制研究.pdf

1、與傳統(tǒng)集中式驅(qū)動汽車（內(nèi)燃機汽車、集中式驅(qū)動電動汽車）相比，分布式驅(qū)動電動汽車能夠針對各個驅(qū)動輪的驅(qū)動力矩進行獨立、精確的控制，并在此基礎上實現(xiàn)各種先進的控制策略。近年來，考慮到無人駕駛汽車在安全性、智能化以及網(wǎng)聯(lián)化方面與傳統(tǒng)汽車相比擁有顯著的優(yōu)勢，國內(nèi)外各大車企、科技公司以及各大院校均對無人駕駛汽車相關技術進行了前瞻性的研究。本文以四輪獨立驅(qū)動純電動無人駕駛汽車為研究對象，提出了動態(tài)虛擬領航跟隨的隊形控制方法，并基于圖論將對復雜環(huán)境下

2、的多車編隊問題的研究轉化為對多車分級跟隨問題的研究，本文主要工作內(nèi)容包括以下四個方面:
　　(1)建立平坦路面上的汽車運動學方程和兩車編隊數(shù)學模型，結合傳統(tǒng)領航跟隨法與虛擬結構法的優(yōu)點，提出動態(tài)虛擬領航跟隨法，并在此基礎上建立新的編隊數(shù)學模型。最后設計了基于李雅普諾夫函數(shù)的編隊控制策略，實現(xiàn)對其虛擬領航車輛的跟隨行為，完成車輛編隊行駛;
　　(2)建立七自由度四輪獨立驅(qū)動純電動汽車整車模型以及輪胎、電機等子模塊模型。借助Ca

3、rSim軟件搭建CarSim-Simulink聯(lián)合仿真平臺進行聯(lián)合仿真，驗證上述模型的有效性;
　　(3)采用解耦控制策略，將對編隊跟車問題的研究分解為對縱向跟車以及橫向跟車問題的研究。縱向跟車問題的研究上，提出了驅(qū)動力矩比例分配控制策略，并在此基礎上設計了基于模糊控制的縱向跟車控制策略。橫向跟車問題研究上，采用模糊PID控制算法，綜合考慮跟車過程中橫向位移誤差與航向角誤差，提出等效綜合橫向誤差，從而實現(xiàn)車輛橫向跟車控制。最后基于

4、橫向跟車過程中側向穩(wěn)定性的考慮，設計了汽車在高速行駛狀態(tài)下的橫向跟車與動態(tài)力矩分配協(xié)調(diào)控制策略，通過動態(tài)分配驅(qū)動輪的驅(qū)動力矩實現(xiàn)附加橫擺力矩控制，從而提高跟隨車輛的側向穩(wěn)定性;
　　(4)考慮汽車在復雜地形上的側傾與俯仰運動，建立了適應復雜地形的五自由度汽車運動學模型和動力學模型，并通過空間投影的方法建立相應的編隊數(shù)學模型。最后將編隊車輛數(shù)目擴展到N＞2，設計了基于圖論的多車編隊控制策略，該控制策略能夠根據(jù)周圍環(huán)境的復雜性自主變化