自動(dòng)智能汽車(chē)的橫縱向控制與監(jiān)督

1、自動(dòng)智能駕駛的橫縱向控制與監(jiān)督目錄01 綜述02 車(chē)輛的縱向運(yùn)動(dòng)控制03 車(chē)輛的橫向動(dòng)力學(xué)監(jiān)控04 結(jié)論P(yáng)art One綜述 本文主要講述的是：基于自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的方法，采用Isermann所提出的三層控制結(jié)構(gòu)模型對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，來(lái)表示對(duì)車(chē)輛的控制策略，以及采用基于奇偶空間方法來(lái)監(jiān)督車(chē)輛的橫向動(dòng)力學(xué)，提高駕駛舒適度和安全性。Part Two車(chē)輛的縱向運(yùn)動(dòng)控制縱向運(yùn)動(dòng)控制自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)整體架構(gòu)加速度控制速度控制距離控制自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)系統(tǒng)控制性能縱向車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型02PART Two自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)整體架構(gòu)02PART Two縱向車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型02PART Two加速度的控制 基

2、于數(shù)學(xué)車(chē)輛模型，使用反饋和前饋線性化的線性PI控制器執(zhí)行加速度控制任務(wù)。將期望的加速度與測(cè)量的加速度進(jìn)行比較，控制器計(jì)算所期望的節(jié)氣門(mén)角度和所期望的制動(dòng)壓力。在本應(yīng)用中使用線性化技術(shù)的主要意圖是通過(guò)車(chē)輛模型的逆非線性，來(lái)補(bǔ)償實(shí)際的非線性車(chē)輛行為。02PART Two速度的控制 關(guān)于速度控制器，廣泛的測(cè)試周期表明，一般是用所測(cè)量的車(chē)速，所期望的速度。所使用的是控制行為對(duì)應(yīng)于包括速度相關(guān)的增益的比例控制算法。速度控制器的任務(wù)是保證駕駛員獲得指定的所期望的速度。02PART Two距離的控制 距離控制器輸入是，受控車(chē)輛的測(cè)量速度，所期望的距離,與前一車(chē)輛測(cè)量距離之間的距離偏差以及相對(duì)速度。兩個(gè)控制器

3、作為其輸出信號(hào)提供車(chē)輛所期望的加速度。主要目的是為了讓車(chē)輛保持一定的速度行駛。02PART Two自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的性能 完整的自適應(yīng)巡航控制控制結(jié)構(gòu)已經(jīng)在兩個(gè)不同的OPEL測(cè)試車(chē)中應(yīng)用，且通過(guò)激光傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)前面車(chē)輛的距離測(cè)量，控制器設(shè)法保持測(cè)量距離幾乎等于所期望的距離。只有在非常強(qiáng)的加速或減速的情況下，存在小的輪廓誤差。Part Three車(chē)輛橫向動(dòng)力學(xué)車(chē)輛橫向動(dòng)力學(xué)的監(jiān)督監(jiān)督方案的整體結(jié)構(gòu)奇偶空間的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果橫向車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型03PART Three監(jiān)督方案的整體結(jié)構(gòu) 通過(guò)循環(huán)檢查一些重要的傳感器信號(hào)的值來(lái)監(jiān)控車(chē)輛運(yùn)動(dòng)，并在達(dá)到關(guān)鍵限制的情況下警告駕駛員，這是本文介紹的監(jiān)督概念

4、的主要思想。 監(jiān)管方案的整體結(jié)構(gòu)是三層架構(gòu)。通過(guò)分析測(cè)量信號(hào)，最底層用于產(chǎn)生殘差，包括有關(guān)實(shí)際駕駛狀態(tài)的信息。中間層，評(píng)估這些殘差提供可用于直接駕駛員信息目的的實(shí)際駕駛狀態(tài)的分類，以及在結(jié)構(gòu)的上層中的橫向車(chē)輛控制應(yīng)用。03PART Three橫向車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型 由Rieckert和Schunck（1940）最初設(shè)計(jì)為非線性單軌道模型，03PART Three奇偶空間的設(shè)計(jì)與應(yīng)用離散狀態(tài)空間表示的時(shí)間依賴系統(tǒng)矩陣由下式給出：根據(jù)計(jì)算等式(1)的狀態(tài)方程和奇偶空間的符號(hào)形式，求解奇偶方程，基于這些方程得到殘差：X(k),表示狀態(tài),u(k)表示執(zhí)行器的輸入，y(k)表示傳感器的輸出，A,B,C,D表

5、示相應(yīng)維度的已知矩陣。此奇偶空間中，得出兩個(gè)傳感器的殘差；此殘差公式中包含傳感器的輸出，和擾動(dòng)v(k)相關(guān).03PART Three奇偶空間的設(shè)計(jì)與應(yīng)用為了減少產(chǎn)生的噪聲殘差中的高頻干擾,在該應(yīng)用中加入巴特沃斯低通濾波器，從系統(tǒng)輸出方程（1）的矩陣形式開(kāi)始，對(duì)于p + 1（p = 2）時(shí)間步長(zhǎng)：其中，T和Q為：將等式（3）乘以T的零空間的矩陣得到與未知狀態(tài)向量x（k）無(wú)關(guān)的奇偶方程r（k）：03PART Three奇偶空間的設(shè)計(jì)與應(yīng)用將等式（3）乘以T的零空間的矩陣得到與未知狀態(tài)向量x（k）無(wú)關(guān)的奇偶方程r（k）：假設(shè)模型參數(shù)不改變無(wú)噪聲系統(tǒng)的殘差，則殘差顯示以下屬性：03PART Three

6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 使用所描述的橫向車(chē)輛動(dòng)力學(xué)的監(jiān)督技術(shù)的一個(gè)特殊測(cè)試序列的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從測(cè)試周期開(kāi)始到約7秒鐘的時(shí)間，車(chē)輛在干燥的道路上行駛，沒(méi)有任何車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的干擾。剛剛達(dá)到潮濕的表面時(shí)，兩個(gè)殘差r1和r2都超過(guò)了固定的閾值，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)危險(xiǎn)的情況。在橫向車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的這個(gè)關(guān)鍵部分完成之后，發(fā)生傳感器故障，可以通過(guò)比較殘余r1與殘差r2來(lái)觀察。由于特殊奇偶空間設(shè)計(jì)，與方向盤(pán)傳感器分離的殘差r1保持在其極限內(nèi)，而殘差r2表示傳感器故障。Part Four結(jié)論 這里提出的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）支持公路交通中的駕駛員，包括他們的舒適性和安全性。保持駕駛員在開(kāi)放道路上規(guī)定的恒定速度，如果檢測(cè)到較慢的前車(chē)輛，系統(tǒng)將自動(dòng)減速受控車(chē)。如果前一個(gè)車(chē)輛消失，汽車(chē)再次