自动驾驶横向控制模型及方法研究综述
2021-08-06狄桓宇张亚辉钟国旗周文立
重庆理工大学学报(自然科学) 2021年7期
狄桓宇,张亚辉,王 博,钟国旗,周文立
(1.广州汽车集团股份有限公司 汽车工程研究院,广州 510000;2.燕山大学 机械工程学院,河北 秦皇岛 066004)
汽车经过百余年的发展,已从机械系统、机电一体化系统向当前的智能化、网联化迈进。按照国际SAE自动驾驶分级,自动驾驶的终极目标是实现“自主驾驶”,即使用计算机、传感器以及其他技术和设备,使车辆在没有驾驶员的主动控制和连续监测下可以安全行驶[1]。
运动控制是自动驾驶研究领域中的核心问题之一。自动驾驶系统根据当前周围环境和车体位移、姿态、车速等信息按照一定的逻辑做出决策,并分别向油门、制动及转向等执行系统发出控制指令[2]。运动控制的控制目标可以分为纵向部分和横向控制部分。纵向控制是通过控制油门和踏板使车辆按照一定的速度行驶;横向控制通过控制车辆转向使其在期望的路径上运动。针对横向控制中的车辆运动非线性和轮胎力学非线性的强耦合系统,研究者们构架了一系列模型并应用了多种控制方法。
由于涉及汽车行驶稳定性、车辆非线性及不确定性,控制模型复杂,横向控制一直是国内外研究的热点和难点。首先回顾了自动驾驶在横向控制领域的发展历程;其次,综述了在横向控制中构建的模型,包括非线性动力学模型、线性动力学模型和运动学模型;然后,综述了经典控制、最优控制和各类智能控制的车辆横向控制方法;最后,对自动驾驶横向控制发展趋势作出展望。……
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