一種無(wú)人駕駛車(chē)輛路徑跟蹤控制方式研究.pdf

1、隨著社會(huì)不斷向前進(jìn)步，科技日新月異地高速發(fā)展，無(wú)人駕駛車(chē)輛開(kāi)始走進(jìn)人們的視野。無(wú)人駕駛車(chē)輛是一種非常典型的四輪移動(dòng)機(jī)器人，是一個(gè)多學(xué)科交叉綜合體，涉及技術(shù)廣泛。無(wú)人駕駛車(chē)輛技術(shù)對(duì)于增強(qiáng)國(guó)家安全具有直接意義，并且同時(shí)無(wú)人駕駛車(chē)輛的技術(shù)直接促進(jìn)移動(dòng)機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)。目前無(wú)人駕駛技術(shù)已經(jīng)逐步開(kāi)始用于人們的生活，比如輔助安全駕駛系統(tǒng)，對(duì)于減少交通事故和具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。
　　本文對(duì)無(wú)人駕駛車(chē)輛的底層控制系統(tǒng)展開(kāi)了研究，根據(jù)實(shí)際道路情

2、況，設(shè)計(jì)了一套路徑跟蹤控制系統(tǒng)，以提高控制系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)性。本文主要研究?jī)?nèi)容有以下5個(gè)部分:
　　第一，介紹無(wú)人駕駛車(chē)輛的項(xiàng)目背景和研究意義，對(duì)目前無(wú)人駕駛車(chē)輛國(guó)內(nèi)外研究成果進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)無(wú)人駕駛車(chē)輛所涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)概述并介紹了其中所常用的方法。在本章最后詳細(xì)分析了無(wú)人駕駛車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題。
　　第二，本章以無(wú)人駕駛車(chē)輛“巡洋艦”為研究平臺(tái)，介紹了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用的體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合“巡洋艦”采用的硬件組成，

3、并詳細(xì)介紹了其幾個(gè)組成部分，諸如環(huán)境感知系統(tǒng)、規(guī)劃系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，更加明白清楚體系結(jié)構(gòu)的組成。應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)詳細(xì)描述了路徑跟蹤控制問(wèn)題，將問(wèn)題表達(dá)式化，從而將問(wèn)題具體化;概要地介紹運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成要素;總結(jié)了車(chē)輛在實(shí)際道路中要面臨的問(wèn)題，從而也是本文要解決的問(wèn)題。
　　第三，本章研究無(wú)人駕駛車(chē)輛的速度控制方法相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種PID速度控制系統(tǒng)。概要描述無(wú)人駕駛車(chē)輛的速度控制問(wèn)題，并總結(jié)出本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)要

4、達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)。根據(jù)車(chē)輛的強(qiáng)非線性和易受環(huán)境因素影響的特點(diǎn)，結(jié)合了人類控制車(chē)輛時(shí)速度控制的經(jīng)驗(yàn)，介紹了PID控制原理和調(diào)整參數(shù)的規(guī)則，設(shè)計(jì)PID速度控制器規(guī)則，經(jīng)過(guò)對(duì)PID參數(shù)的不斷測(cè)試和調(diào)整，完成速度控制器的設(shè)計(jì)與調(diào)試。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了速度控制系統(tǒng)的有效性、準(zhǔn)確性和魯棒性，克服了車(chē)輛自身的非線性問(wèn)題以及復(fù)雜外部環(huán)境的干擾問(wèn)題。
　　第四，本章研究無(wú)人駕駛車(chē)輛的方向控制方法相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種方向跟蹤控制系統(tǒng)。利用“預(yù)瞄-跟隨”

5、理論和純追蹤控制算法的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合模糊推理控制的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了參數(shù)自適應(yīng)模糊控制器，其輸入量為當(dāng)前速度和航向誤差，輸出量為前視距離，進(jìn)一步使用純追蹤算法計(jì)算前輪轉(zhuǎn)角，從而使車(chē)輛能夠在實(shí)際道路中按照參考路徑跟蹤行駛，解決由于數(shù)學(xué)控制模型的建立不精準(zhǔn)帶來(lái)的控制不確定性問(wèn)題。
　　最后，應(yīng)用無(wú)人駕駛車(chē)輛平臺(tái)“巡洋艦”在真實(shí)道路環(huán)境下進(jìn)行路徑跟蹤控制系統(tǒng)的測(cè)試，結(jié)果驗(yàn)證了本文提出的控制系統(tǒng)的有效性、魯棒性和可靠性，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)本文所