智能车避障路径动态规划和车体控制研究

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1、分类号:U27;U4610710-2013222054专业硕士学位论文智能车避障路径动态规划和车体控制研究郭达导师姓名职称张新锋副教授专业学位类别工程硕士申请学位类别硕士及领域名称车辆工程领域论文提交日期2015年5月6日论文答辩日期2015年6月17日学位授予单位长安大学StudyofDynamicObstacleAvoidancePathPlanningandbodyControlforIntelligentVehicleAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：GuoDaSuperviso

2、r：Prof.ZhangXinfengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要发展智能车技术不仅有助于提高汽车的安全性、舒适性、经济性，减少交通事故、驾驶疲劳、能源浪费，而且在工业制造、军事侦查、航空航天等领域都有着广阔的发展空间和应用前景，已被世界各国广泛关注。为此各国投入大量的财力物力去研究智能车技术，其中路径动态规划和车体控制是研究智能车技术关键的部分，对研究智能车具有重大意义。本文首先介绍了智能车在国内外研究的现状，确定了规划动态路径的方法和对车体控制的控制器。接着规划出了理想动态路径，验证控制器控制车辆的效果。

3、最后对理想路径跟踪，使得智能车避开动态障碍物到达目标位置。本文的研究内容：对路径动态规划的研究，首先，初步选定了规划路径的方法，仿真结果表明，传统人工势场法规划出的路径存在问题。其次，本文通过改变势场函数和设定初始条件，解决了出现的局部最优、碰撞及达不到目标点问题，规划出了期望路径。最后，为了规划出动态路径，在改进人工势场法中加入速度元素，经过仿真，得到了避开动态障碍物且能到达目标点的理想的路径。对车体控制研究，首先，用CarSim软件搭建了车辆动力学模型，用Simulink搭建了新的预瞄模型。其次，设计了模糊PID控制器。最后，在CarSim

4、/Simulink联合仿真平台上，分别用PID、模糊PID控制器控制智能车对直线路径和正弦路径跟踪，证明了在不同车速时，模糊PID控制器具有较好的控制效果且能准确的跟踪路径。为结合实际，控制智能车以连续变化的车速跟踪正弦路径，分析结果可知，模糊PID控制器同样具有良好的控制效果。所以可以用模糊PID控制器控制智能车对得到的动态路径进行跟踪，结果表明，得到的轨迹避开了动态障碍物到达了目标位置。通过改变汽车质心位置等参数来验证模糊PID控制器的鲁棒性，结果表明，模糊PID控制器具有较好的控制效果和较强的鲁棒性。所以该规划路径的方法和该控制器能够使智

5、能车自主的在存在动态障碍物的环境中行驶且能到达目标位置。关键字：智能车，路径动态规划，模糊PID控制，车体控制，联合仿真iAbstractDevelopmentofsmartcartechnologywillnotonlyhelpimprovevehiclesafety,comfortandeconomy,reducethenumberoftrafficaccidents,drivingfatigueandenergywaste,butalsoinindustrialmanufacturing,militaryreconnaissance,ae

6、rospaceandotherfieldshasabroadspacefordevelopmentandapplicationprospect,hasbeenwidespreadattentionaroundtheworld.Sothatallcountriesinvestalotofresourcestostudythesmartcartechnology,includingdynamicpathplanningandcontrolwhichisthekeypartofsmartcartechnology,isofgreatsignifica

7、ncetothestudyofsmartcar.Thispaperfirstintroducestheresearchsituationofsmartcarathomeandabroad,todeterminethedynamicpathplanningmethodandcontrollerofcarbodycontrol.Thenidealdynamicpathwasplannedandverifiedcontrollertocontroltheeffectofthevehicle.Finally,theidealpathwastracked

8、;asmartcarcanavoiddynamicobstaclestoarriveatthetargetlocation.Theresearchco