自动垂直泊车系统转向控制策略的研究

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1、自动垂直泊车系统转向控制策略的研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：汽车工程系学科：机械工程研究生：孙思指导教师：季学武副教授二○一五年五月ResearchonSteeringControlStrategyofAutomaticVerticalParkingSystemThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinMechanicalEngineeringbySunSiThesisSupervisor:Associate:Prof

2、essorJiXuewuMay,2015摘要摘要随着现代科学技术的不断发展，人们生活水平的不断提高，汽车产业得到了飞速的发展。目前，泊车环境恶劣，驾驶经验不足的驾驶员泊车困难，泊车事故频发，因此自动泊车技术已成为当今智能汽车研究中的一大热点与难点。本文就泊车中的垂直泊车工况，分别从路径规划和模糊控制提出了两种较为完整的自动泊车解决方案。在基于路径规划的自动垂直泊车解决方案中，本文为了保证在标准的泊车位中能一次泊车入位，将垂直泊车路径规划以侧向距离远近分为C型和人字型两种方式。并且给出临界侧向距离，以及两种泊车路径关键点的求解方法，明晰实车实现步骤。为进一步验证路径规划的可行性，在景逸X5实验车

3、上搭建了基于英飞凌单片机XC164的垂直泊车实验系统，并完成了相关软硬件调试工作。该系统以一个侧方超声波传感器与轮速脉冲传感器融合感知环境信息，当检测到有效泊车位以后，泊车主控单元离线规划路径后通过CAN通讯控制EPS系统实现转角控制，结合蜂鸣器提示，驾驶员控制档位与刹车，实现速度控制，最终实现控制汽车泊入车位。用搭建的垂直泊车实验系统分别进行超声波测距、车位检测以及垂直泊车实验。结果表明，设计的垂直泊车路径规划方案在在规定的有效车位空间，基本能够实现自动垂直泊车入位功能。在基于模糊控制的自动垂直泊车解决方案中，本文首先结合驾驶员泊车经验以及模糊理论，设计垂直泊车模糊转向控制器。无需事先规划路

4、径，垂直泊车模糊转向控制器模拟人的思维，根据汽车位姿信息，实时给出转角控制信号，以使汽车成功泊入车位，从另一个角度给出了控制汽车垂直泊车入位的方法。此外，为了更进一步解决实际泊车过程中由于轮速传感器信号噪声造成的误差累积问题，对运动学模型进行扩展卡尔曼滤波（EKF）优化，并在Simulink中搭建优化后的运动学模型以及模糊转向控制器，进行垂直泊车过程仿真。结果表明，基于模糊理论的转向控制使汽车成功泊车入位，并且EKF算法能有效解决实际泊车系统中传感器信号误差累积问题。关键词：自动垂直泊车；路径规划；超声波测距；模糊控制IAbstractAbstractWiththeconstantlydeve

5、lopingofmoderntechnologyandpeople’slifestandard,theautomobileindustryhastookahugestepforward.Inordertoreducethegreatnumberofparkingaccidentswhichcausedbycomplexparkingenvironmentandinexperienceddrivers,automaticparkingtechnologyhasbecomeahotspotanddifficultyintheresearchofintelligentvehicle.Thiswork

6、putforwardtwocompletesolutionsofautomaticverticalparkingfrompathplanningandfuzzycontrolrespectively.Inthesolutionbasedonpathplanning,wedividedverticalpathplanningintoC-shapedandY-shapedaccordingtolateraldistance.Wegavethecalculationmethodofcriticallateraldistanceandthekeypointsintwotypesofpathplanni

7、ng.Realprocesseswereclearlydemonstrated.WebuiltverticalparkingexperimentalsystemonJOYEARbasedonInfineonMCUXC164toverifythefeasibilityofthepathplanning,andcompletedtherelatedhardwareandsoftwaredebuggin