车辆主动避撞控制系统研究

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作为车辆的一项主动安全技术,主动避撞系统可以控制车辆以纵向制动或转向换道的方式实现避撞,在减少交通事故的发生、提高行驶安全性方面有重要的作用。本论文对主动避撞技术进行研究,并用Carsim/Simulink仿真平台验证所设计系统的有效性。本论文主要研究内容包括:(1)针对车辆纵向制动避撞和转向换道避撞的控制需求,建立了车辆逆发动机模型、逆制动系模型和车辆-轮胎动力学模型,研究了车辆的行驶安全距离模型。确定了纵向临界制动距离和转向换道允许距离;设计了主动避撞控制系统中纵向制动与转向换道两种避撞方式的切换逻辑。(2)设计了纵向制动避撞系统,建立了基于模糊控制原理的上层控制器,可根据车辆行驶工况产生相应的期望减速度;同时设计了基于PID算法的下层控制器,可以根据减速度偏差产生相应的制动控制量,传递给执行机构,实现对车辆的减速制动避撞。(3)设计了转向换道避撞系统,选用五次多项式曲线作为转向换道避撞路径,根据边界条件确定了路径参数;设计了基于MPC算法的车辆转向换道路径跟踪控制器,对多约束的路径跟踪目标函数求解,得到期望的前轮转角增量,从而完成转向换道避撞。(4)搭建联合仿真平台,选用多种工况对本论文设计的纵向制动避撞系统和转向换道避撞系统进行仿真分析。仿真结果表明,纵向制动系统可以使车辆减速制动,避免碰撞发生;而转向换道系统可以使车辆跟踪期望的换道路径,实现转向换道避撞功能,且操纵稳定性良好。
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