基于回旋曲线的平行泊车路径规划和跟踪控制 被引量：20

1

作者 张家旭 赵健 +1 位作者 施正堂 杨雄 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2247-2257,共11页

综合考虑汽车运动学约束、泊车过程中碰撞约束和计算实时性等要求,提出了一种基于回旋曲线的平行泊车路径规划和跟踪控制方法。首先,基于圆弧-直线组合方式推导出平行泊车可行泊车起始区域边界,并通过对固定回旋曲线的旋转和翻转变换完... 综合考虑汽车运动学约束、泊车过程中碰撞约束和计算实时性等要求,提出了一种基于回旋曲线的平行泊车路径规划和跟踪控制方法。首先,基于圆弧-直线组合方式推导出平行泊车可行泊车起始区域边界,并通过对固定回旋曲线的旋转和翻转变换完成曲率连续的平行泊车路径的设计,避免原地转向现象。随后,基于非奇异快速终端滑模理论和双幂次趋近律推导出非时间参考的路径跟踪滑模控制律,提高了泊车路径跟踪控制的动态响应特性和鲁棒性。最后,结合车辆动力学仿真软件对所提出的平行泊车路径规划和控制方法的有效性进行了仿真验证。 展开更多

关键词 车辆工程 平行泊车路径规划与跟踪 回旋曲线 非奇异快速终端滑模 双幂次趋近律

原文传递

采用hp自适应伪谱法的全自动泊车系统轨迹规划与跟踪控制 被引量：18

2

作者 张家旭 赵健 +1 位作者 施正堂 杨雄 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期176-184,共9页

针对平行泊车和垂直泊车应用场景,提出一种基于hp自适应伪谱法的全自动泊车系统轨迹规划与跟踪控制方法。首先,综合考虑汽车运动学约束、泊车过程中避障约束和边界条件约束,建立泊车轨迹规划问题数学描述,并通过hp自适应伪谱法将其转化... 针对平行泊车和垂直泊车应用场景,提出一种基于hp自适应伪谱法的全自动泊车系统轨迹规划与跟踪控制方法。首先,综合考虑汽车运动学约束、泊车过程中避障约束和边界条件约束,建立泊车轨迹规划问题数学描述,并通过hp自适应伪谱法将其转化成非线性规划问题进行求解;然后,将泊车轨迹跟踪控制问题解耦成了泊车路径跟踪控制问题和泊车速度跟踪控制问题,并基于有限时间稳定性理论设计了泊车路径跟踪快速终端滑模控制律,以及基于“比例+积分”平滑切换准则设计了泊车速度跟踪控制律。结合汽车动力学仿真软件对所提出的全自动泊车系统轨迹规划与跟踪控制方法的可行性和有效性进行验证,结果表明:针对不同泊车起始点,所提出的方法均可以规划出满足约束条件的时间最短泊车轨迹,并能够精确地控制汽车沿着规划的轨迹自动完成泊车操作。 展开更多

关键词 全自动泊车系统 轨迹规划与跟踪控制 hp自适应伪谱法 有限时间稳定

下载PDF 职称材料

基于改进人工势场法的汽车弯道超车路径规划与跟踪控制 被引量：18

3

作者 张家旭 王晨 赵健 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期546-552,共7页

本文中针对无人驾驶汽车弯道超车工况,提出一种基于改进人工势场法的汽车弯道超车路径规划算法,以及一种基于线性鲁棒控制理论的汽车弯道超车路径跟踪最优保性能控制策略。首先,分别基于螺旋下降函数、斜坡正弦函数和指数函数构建弯道... 本文中针对无人驾驶汽车弯道超车工况,提出一种基于改进人工势场法的汽车弯道超车路径规划算法,以及一种基于线性鲁棒控制理论的汽车弯道超车路径跟踪最优保性能控制策略。首先,分别基于螺旋下降函数、斜坡正弦函数和指数函数构建弯道引力势能场、同车道行驶较慢车辆斥力势能场和弯道边界斥力势能场,三者构成汽车弯道超车路径的搜索空间。随后,设计一种可应用于动态环境的增量搜索算法,逐步搜索汽车弯道超车路径搜索空间的最快下降方向,进而规划出汽车弯道超车路径。为执行规划出的汽车弯道超车路径,以线性2自由度汽车动力学模型为基础建立包含参数摄动的汽车弯道超车路径跟踪误差动态模型,并基于线性鲁棒控制法设计汽车弯道超车路径跟踪最优保性能控制策略。最后,仿真验证所提出的汽车弯道超车路径规划算法和路径跟踪最优保性能控制策略的可行性和有效性,结果表明:所提出的路径规划算法和跟踪控制策略可安全、舒适地引导汽车完成弯道超车工况。 展开更多

关键词 路径规划与跟踪控制 改进人工势场法 增量搜索算法 鲁棒控制 最优保性能控制

下载PDF 职称材料

面向狭小平行泊车位的路径规划与跟踪控制 被引量：15

4

作者 张家旭 王晨 +1 位作者 赵健 卜纯研 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1879-1886,共8页

针对狭小平行泊车位的路径规划和跟踪控制问题,本文融合数值优化方法和圆弧-直线-回旋曲线组合方法,提出了一种计算效率高、适用范围广的平行泊车路径规划方法,以及一种基于非时间参考量泊车路径跟踪误差模型的平行泊车路径跟踪滑模控... 针对狭小平行泊车位的路径规划和跟踪控制问题,本文融合数值优化方法和圆弧-直线-回旋曲线组合方法,提出了一种计算效率高、适用范围广的平行泊车路径规划方法,以及一种基于非时间参考量泊车路径跟踪误差模型的平行泊车路径跟踪滑模控制策略。首先,将平行泊车路径细分为用于引导汽车最大限度靠近泊车位的进入段路径和用于引导汽车调整其目标位姿的调整段路径,通过求解基于圆弧-直线-回旋曲线组合方法建立的约束最优化问题得到进入段路径,并通过圆弧-直线组合方式规划出调整段路径;随后,建立非时间参考量泊车路径跟踪误差模型,将三维泊车路径跟踪控制问题简化为二维泊车路径跟踪控制问题,并设计具有标定参数、鲁棒性强特点的泊车路径跟踪滑模控制策略;最后,仿真验证了本文方法的有效性和可行性,结果表明:针对狭小平行泊车位和泊车初始方位角不为零的情况,本文方法可以快速、稳定和精确地引导汽车完成泊车操作。 展开更多

关键词 自动泊车系统 路径规划 路径跟踪控制 圆弧-直线-回旋曲线 非时间参考

原文传递

采用滑模条件积分的无人驾驶汽车弯道超车路径规划与跟踪控制 被引量：14

5

作者 张家旭 周时莹 +2 位作者 施正堂 赵健 朱冰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期197-205,共9页

针对无人驾驶汽车弯道超车场景,基于五次多项式曲线提出一种路径规划算法和基于滑模条件积分控制方法提出一种路径跟踪控制策略.首先,为了简化无人驾驶汽车弯道超车路径规划过程,将其分解成驶入超车道路径、保持超车道内行驶路径和驶回... 针对无人驾驶汽车弯道超车场景,基于五次多项式曲线提出一种路径规划算法和基于滑模条件积分控制方法提出一种路径跟踪控制策略.首先,为了简化无人驾驶汽车弯道超车路径规划过程,将其分解成驶入超车道路径、保持超车道内行驶路径和驶回原车道路径3部分,并基于五次多项式曲线分别规划出满足汽车侧向加速度约束和动态障碍物避障约束的驶入超车道路径和驶回原车道路径,3部分路径平滑连接构成无人驾驶汽车弯道超车路径.随后,为了高精度的跟踪规划的路径,采用滑模条件积分控制方法设计具有强鲁棒性优点且无抖振的无人驾驶汽车路径跟踪控制策略,并采用李雅普诺夫稳定性理论证明其收敛性.最后,进行了算法的仿真验证,结果表明:所提出无人驾驶汽车路径规划算法和路径跟踪控制策略可以引导无人驾驶汽车安全、舒适的完成弯道超车操作,并且相对于斯坦利方法,具有更快的响应速度和更高的跟踪精度. 展开更多

关键词 弯道超车 路径规划与跟踪控制 五次多项式曲线 滑模条件积分控制

下载PDF 职称材料

基于Elman神经网络的车轮滑移率跟踪控制 被引量：11

6

作者 张家旭 施正堂 +1 位作者 杨雄 赵健 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期64-69,共6页

针对汽车高速紧急换道避障系统对快速、精确和稳定的车轮滑移率跟踪控制的需求,基于离散滑模变结构控制方法,设计了对系统不确定性具有强鲁棒性特征的车轮滑移率离散积分滑模跟踪控制器,并利用一步延迟估计方法在线估计和补偿系统不确定... 针对汽车高速紧急换道避障系统对快速、精确和稳定的车轮滑移率跟踪控制的需求,基于离散滑模变结构控制方法,设计了对系统不确定性具有强鲁棒性特征的车轮滑移率离散积分滑模跟踪控制器,并利用一步延迟估计方法在线估计和补偿系统不确定性,从而抑制了抖振现象.同时,利用Elman神经网络的时间序列预测能力构建了车轮目标滑移率预测模型,用于预估车轮滑移率离散积分滑模跟踪控制器包含的下一个采样时刻车轮目标滑移率,并通过粒子群优化算法实时修正车轮目标滑移率预测模型的未知权重来提高其预估精度.最后,对提出的车轮滑移率离散积分滑模跟踪控制器的可行性和有效性进行仿真验证. 展开更多

关键词 车轮滑移率 跟踪控制 离散积分滑模控制 ELMAN神经网络 粒子群优化算法

原文传递

汽车高速换道避让路径规划及离散滑模跟踪控制 被引量：11

7

作者 张家旭 王欣志 +1 位作者 赵健 施正堂 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1081-1090,共10页

针对汽车高速换道避让路径规划和跟踪控制问题,提出了一种基于五次多项式曲线的汽车高速换道避让路径规划方法和基于离散滑模的汽车高速换道避让路径跟踪控制策略。首先,基于五次多项式曲线规划汽车高速换道避让路径,并通过查表方式间... 针对汽车高速换道避让路径规划和跟踪控制问题,提出了一种基于五次多项式曲线的汽车高速换道避让路径规划方法和基于离散滑模的汽车高速换道避让路径跟踪控制策略。首先,基于五次多项式曲线规划汽车高速换道避让路径,并通过查表方式间接建立汽车高速换道避让路径曲率最大值、汽车高速换道避让路径曲率变化率最大值与五次多项式曲线待定系数的映射关系,以使汽车高速换道避让路径满足乘坐舒适性和安全性需求。为了快速、稳定地跟踪基于五次多项式曲线规划的汽车高速换道避让路径,融合汽车运动学模型和线性二自由度汽车动力学模型建立了包含加性不确定性的线性离散控制模型,并基于干扰观测器的离散滑模控制理论设计了汽车高速换道避让路径跟踪控制策略。最后,利用车辆动力学软件建立了模型在环仿真系统,对本文汽车高速换道避让路径规划方法和汽车高速换道避让路径跟踪控制策略的可行性和有效性进行了仿真验证。 展开更多

关键词 车辆工程 高速换道避让 路径规划及跟踪控制 五次多项式曲线 干扰观测器 离散滑模控制

原文传递

采用极点配置的自动驾驶汽车换道路径规划与跟踪控制 被引量：10

8

作者 张家旭 张振兆 +2 位作者 赵健 王欣志 范天昕 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期160-167,共8页

针对自动驾驶汽车高速行驶过程中切换道路避让障碍物工况,提出了一种基于三次多项式曲线的路径规划算法和一种基于线性矩阵不等式区域极点配置方法的路径跟踪控制策略。首先,将汽车换道避让路径分解成几何形状相同的4段路径,采用三次多... 针对自动驾驶汽车高速行驶过程中切换道路避让障碍物工况,提出了一种基于三次多项式曲线的路径规划算法和一种基于线性矩阵不等式区域极点配置方法的路径跟踪控制策略。首先,将汽车换道避让路径分解成几何形状相同的4段路径,采用三次多项式曲线规划出满足汽车运动学和动力学约束的第一段路径,并通过对第一段路径进行平移、翻转和旋转操作得到后3段路径,以及实现4段路径的平滑连接;然后,基于线性二自由度汽车动力学模型建立能够充分表征轮胎侧偏刚度不确定性的汽车换道避让路径跟踪控制模型,并采用线性矩阵不等式区域极点配置方法设计具有“前馈+反馈”控制结构的汽车换道避让路径跟踪控制策略,使闭环系统的极点配置在期望的位置上,保证闭环系统具有良好的动态和稳态性能。仿真实验结果表明:所提出的方法可将汽车驶离本车道时的纵向延迟距离由4.3 m减小到2.3 m,并且将汽车靠近目标车道时的最大侧向超调量由0.21 m减小到0.004 m,呈现出更好的动态和稳态性能。 展开更多

关键词 自动驾驶汽车 路径规划 路径跟踪控制 线性矩阵不等式 区域极点配置

下载PDF 职称材料

汽车紧急换道避障的路径规划与跟踪控制 被引量：8

9

作者 张家旭 杨雄 +2 位作者 施正堂 赵健 朱冰 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期86-93,106,共9页

针对汽车紧急换道避障路径规划和跟踪控制问题,基于B样条曲线提出一种高效率的汽车紧急换道避障路径规划算法,并基于模型预测控制方法提出一种高精度的汽车紧急换道避障路径跟踪策略。首先,利用B样条曲线微分平坦输出参数化方法,将汽车... 针对汽车紧急换道避障路径规划和跟踪控制问题,基于B样条曲线提出一种高效率的汽车紧急换道避障路径规划算法,并基于模型预测控制方法提出一种高精度的汽车紧急换道避障路径跟踪策略。首先,利用B样条曲线微分平坦输出参数化方法,将汽车紧急换道避障路径规划问题转化为B样条曲线控制点的非线性规划问题,并通过内点法求解该非线性规划问题得到最优的汽车紧急换道避障路径。为了执行基于B样条曲线规划的汽车紧急换道避障路径,基于汽车运动学和动力学模型建立线性预测模型,并采用模型预测控制方法推导出可有效处理前轮转向角和转向角速度约束的汽车紧急换道避障路径跟踪控制策略。最后,采用车辆动力学软件对所提出的汽车紧急换道避障路径规划算法和汽车紧急换道避障路径跟踪控制策略的可行性和有效性进行仿真验证,结果表明:所提出的方法可以安全、快速、稳定地引导汽车避开障碍物。 展开更多

关键词 路径规划 路径跟踪控制 B样条曲线 微分平坦 模型预测控制

下载PDF 职称材料

基于耗散性理论的汽车底盘集成非线性鲁棒约束优化控制 被引量：5

10

作者 张家旭 赵健 +1 位作者 施正堂 杨雄 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期883-889,共7页

针对汽车主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统集成控制问题,基于耗散性理论设计了一种非线性鲁棒控制器。将未建模动态、模型参数和反馈信号测量误差作为系统的加性不确定性和乘性不确定性,建立包含车身侧向和横摆运动自由度的... 针对汽车主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统集成控制问题,基于耗散性理论设计了一种非线性鲁棒控制器。将未建模动态、模型参数和反馈信号测量误差作为系统的加性不确定性和乘性不确定性,建立包含车身侧向和横摆运动自由度的汽车底盘集成控制模型;基于耗散性理论设计汽车底盘集成非线性L2增益控制律来抑制系统的加性不确定性对系统性能的影响,并采用投影修正法设计自适应律来实时估计和补偿系统的乘性不确定性;采用逐步二次规划法来实现汽车底盘集成非线性L2增益控制律输出的校正横摆力矩约束优化分配。最后,结合车辆动力学仿真软件对所提出的汽车底盘集成非线性鲁棒控制器的可行性和有效性进行了验证。 展开更多

关键词 底盘集成控制 非线性鲁棒控制 耗散性理论 投影修正法 逐步二次规划法

下载PDF 职称材料

基于Radau伪谱法的汽车高速紧急换道避障最优控制策略设计 被引量：5

11

作者 张家旭 施正堂 +1 位作者 赵健 朱冰 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期1040-1049,共10页

针对汽车高速紧急换道避障轨迹规划与跟踪控制问题,提出一种基于Radau伪谱法的汽车高速紧急换道避障最优控制策略。首先,采用汽车运动学与动力学模型相结合的方式将汽车高速紧急换道避障轨迹规划和跟踪控制问题转换成汽车高速紧急换道... 针对汽车高速紧急换道避障轨迹规划与跟踪控制问题,提出一种基于Radau伪谱法的汽车高速紧急换道避障最优控制策略。首先,采用汽车运动学与动力学模型相结合的方式将汽车高速紧急换道避障轨迹规划和跟踪控制问题转换成汽车高速紧急换道避障最优控制问题,再通过Radau伪谱法将其转化为非线性规划问题,从而直接得到汽车高速紧急换道避障轨迹规划和跟踪控制问题的最优解,即:目标轮胎纵向滑移率和目标前轮转向角速度。随后,采用离散滑模变结构控制理论设计了对参数摄动和外界干扰具有强鲁棒性的车轮滑移率自适应滑模跟踪控制律,实现目标轮胎纵向滑移率的跟踪控制。最后,基于高精度的车辆动力学软件构建模型在环仿真系统,验证所提控制策略的可行性和有效性。 展开更多

关键词 高速紧急换道避障 轨迹规划与跟踪控制 Radau伪谱法 离散滑模变结构控制

下载PDF 职称材料

基于分层架构的自主代客泊车路径规划 被引量：5

12

作者 张家旭 王志伟 +2 位作者 郭崇 赵健 周时莹 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期883-888,共6页

为了解决最后一公里自动驾驶问题,提出一种基于分层架构的自主代客泊车路径规划算法.首先,利用栅格扫描算法快速准确地将自主代客泊车环境地图转化成为Voronoi图,量化自主代客泊车环境中任意栅格格网区域与其最近障碍物距离.随后,利用A... 为了解决最后一公里自动驾驶问题,提出一种基于分层架构的自主代客泊车路径规划算法.首先,利用栅格扫描算法快速准确地将自主代客泊车环境地图转化成为Voronoi图,量化自主代客泊车环境中任意栅格格网区域与其最近障碍物距离.随后,利用A*算法规划出全局自主代客泊车路径,并采用优先队列数据实现A*算法的开放列表来提升其计算效率.最后,基于自主代客泊车环境Voronoi图实现汽车碰撞检测,并采用改进动态窗口法沿着全局自主代客泊车路径规划出满足汽车非完整约束和机械约束的无碰撞路径,扩展传统动态窗口法的可行解空间和降低其保守性.在VC++6.0环境中验证所提出的自主代客泊车路径规划算法的可行性和有效性,结果表明,该算法可以安全、快速地引导汽车到达目标泊车位附近,为汽车后续执行泊车操作奠定基础. 展开更多

关键词 栅格扫描算法 自主代客泊车 路径规划 A*算法 改进动态窗口法

下载PDF 职称材料

基于自适应滤波器的无人驾驶汽车速度估计 被引量：5

13

作者 张家旭 王晨 +1 位作者 王欣志 赵健 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期74-81,共8页

针对无人驾驶汽车容错控制对速度信息软测量技术的需求,提出了一种基于交互式多模型无迹卡尔曼滤波器的无人驾驶汽车速度估计方法,以自适应系统未知的噪声统计特性。首先,基于无人驾驶汽车定位信息建立了包含汽车运动学和动力学特性的... 针对无人驾驶汽车容错控制对速度信息软测量技术的需求,提出了一种基于交互式多模型无迹卡尔曼滤波器的无人驾驶汽车速度估计方法,以自适应系统未知的噪声统计特性。首先,基于无人驾驶汽车定位信息建立了包含汽车运动学和动力学特性的名义模型,并采用前向欧拉离散化方法将其转化为包含系统噪声统计特性的状态空间名义模型;然后,采用一系列典型值描述系统未知的噪声统计特性,得到一系列包含不同系统噪声统计特性的状态空间名义模型,并针对每一个状态空间名义模型,分别采用无迹卡尔曼滤波器对无人驾驶汽车的速度进行实时估计,通过交互式多模型算法平滑融合无迹卡尔曼滤波器的输出,由此得到对系统噪声统计特性具有自适应能力的交互式多模型无迹卡尔曼滤波器。实车试验结果表明,所提出的方法对汽车纵向速度的估计精度是传统无迹卡尔曼滤波方法的4倍,对汽车侧向速度的估计精度是传统无迹卡尔曼滤波方法的1.5倍,满足无人驾驶汽车容错控制的需求。 展开更多

关键词 汽车工程 无人驾驶汽车 速度估计 无迹卡尔曼滤波器 交互式多模型 自适应

下载PDF 职称材料

面向动态障碍物场景的自主代客泊车路径规划 被引量：4

14

作者 张家旭 王志伟 +1 位作者 郭崇 赵健 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期369-376,共8页

针对存在动态障碍物场景的自主代客泊车路径规划问题,提出一种基于D;算法和动态窗口法的自主代客泊车路径规划方法.首先,利用栅格扫描算法快速准确地构建自主代客泊车场景的静态环境地图,并采用Dijkstra算法实时更新动态障碍物影响的局... 针对存在动态障碍物场景的自主代客泊车路径规划问题,提出一种基于D;算法和动态窗口法的自主代客泊车路径规划方法.首先,利用栅格扫描算法快速准确地构建自主代客泊车场景的静态环境地图,并采用Dijkstra算法实时更新动态障碍物影响的局部静态环境地图信息.随后,利用D;算法将自主代客泊车场景静态环境地图转化为静态路径场,得到原始全局自主代客泊车路径,同时借助静态路径场重新规划动态障碍物影响的全局自主代客泊车路径.最后,采用动态窗口法和圆弧-直线组合方式规划最优的局部自主代客泊车路径,并在规划过程中融合几何边界碰撞检测方法和栅格空间覆盖枚举方法,快速剔除不可行局部自主代客泊车路径.利用仿真验证了所提出方法的可行性和有效性,结果表明,在动态障碍物存在的自主代客泊车仿真场景中,该方法能够安全无碰撞地引导汽车进入目标垂直泊车位. 展开更多

关键词 栅格扫描算法 DIJKSTRA算法 自主代客泊车 路径规划 D 算法 动态窗口法

下载PDF 职称材料

线控四轮转向汽车平行泊车路径规划与跟踪控制 被引量：4

15

作者 张家旭 卜纯研 +1 位作者 王晨 赵健 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期44-50,共7页

针对线控四轮转向汽车平行泊车路径规划与跟踪控制问题,提出一种基于改进粒子群优化算法的平行泊车路径规划方法和一种基于前馈控制和反馈控制的平行泊车路径跟踪控制策略.首先,综合考虑线控四轮转向汽车运动学非完整约束、动力和转向... 针对线控四轮转向汽车平行泊车路径规划与跟踪控制问题,提出一种基于改进粒子群优化算法的平行泊车路径规划方法和一种基于前馈控制和反馈控制的平行泊车路径跟踪控制策略.首先,综合考虑线控四轮转向汽车运动学非完整约束、动力和转向子系统的过程约束和边界约束、避障约束、泊车初始位姿和目标位姿约束,建立以最小化泊车过程总时长为目标的平行泊车路径规划约束最优化问题,并采用可以处理等式约束和不等式约束的粒子群优化算法对其进行求解,得到最优平行泊车路径.随后,利用平行泊车路径规划过程得到的车轮转向角作为前馈控制量,并利用汽车实际位姿与期望位姿的偏差构建PI反馈控制量,实现对规划的平行泊车路径快速、精确和稳定的跟踪控制.最后,利用车辆动力学仿真软件构建模型在环仿真系统,验证所提出方法的可行性和有效性.结果表明:所提出的方法可以快速、精确和稳定地引导线控四轮转向汽车自动完成平行泊车任务. 展开更多

关键词 车辆工程 控制工程 线控四轮转向汽车 平行泊车 路径规划 路径跟踪控制 改进粒子群优化算法

下载PDF 职称材料

基于自适应快速终端滑模的车轮滑移率跟踪控制 被引量：4

16

作者 李静 王晨 张家旭 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期169-176,共8页

针对汽车对连续、快速和稳定的车轮滑移率跟踪控制的需求,提出基于自适应快速终端滑模的车轮滑移率跟踪控制策略.基于Burckhardt轮胎模型建立车轮滑移率跟踪控制模型,将模型简化过程中的不确定性考虑成复合干扰项,将轮胎侧向力对纵向力... 针对汽车对连续、快速和稳定的车轮滑移率跟踪控制的需求,提出基于自适应快速终端滑模的车轮滑移率跟踪控制策略.基于Burckhardt轮胎模型建立车轮滑移率跟踪控制模型,将模型简化过程中的不确定性考虑成复合干扰项,将轮胎侧向力对纵向力的影响考虑成未知参数.利用双曲正切函数和终端吸引因子设计改进的跟踪微分器,平滑车轮滑移率跟踪误差和估计车轮滑移率跟踪误差的一阶导数.以车轮滑移率跟踪控制模型和改进的跟踪微分器输出为基础,基于自适应快速终端滑模控制理论,设计对复合干扰项具有强鲁棒性的车轮滑移率跟踪控制律;基于投影算子理论设计自适应律来实时补偿未知参数,利用LaSalle不变性原理证明了闭环系统的渐近稳定性.利用车辆动力学软件仿真验证提出的控制律的可行性和有效性.结果表明,提出的车轮滑移率跟踪控制策略具有精度高和鲁棒性强的优点. 展开更多

关键词 汽车动力学 车轮滑移率跟踪控制 自适应控制 快速终端滑模控制

下载PDF 职称材料

线控四轮转向汽车自主代客泊车路径规划 被引量：2

17

作者 张家旭 周时莹 +2 位作者 李长龙 郭崇 赵健 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期993-1000,共8页

针对线控四轮转向汽车自主代客泊车路径规划问题,提出了一种对动态障碍物具有自适应能力的自主代客泊车路径规划方法。首先,采用栅格地图描述停车场环境信息,将连续状态空间中的自主代客泊车路径规划问题转化为离散状态空间中的自主代... 针对线控四轮转向汽车自主代客泊车路径规划问题,提出了一种对动态障碍物具有自适应能力的自主代客泊车路径规划方法。首先,采用栅格地图描述停车场环境信息,将连续状态空间中的自主代客泊车路径规划问题转化为离散状态空间中的自主代客泊车路径规划问题,并采用各向同性的圆形结构元素对栅格地图进行膨胀处理,使规划的自主代客泊车路径与障碍物之间保持一定的安全距离。随后,采用D*Lite算法规划出对动态障碍物具有自适应能力的全局自主代客泊车路径,并采用动态窗口法和圆弧-直线组合方式沿着全局路径规划出满足线控四轮转向汽车运动学和机械约束的局部自主代客泊车路径,引导汽车安全无碰撞地进入斜向泊车位。最后,通过仿真验证所提方法的可行性,结果表明:所提出的方法可以在动态障碍物存在的自主代客泊车场景中规划出安全无碰撞的可行路径,引导汽车进入目标斜向泊车位。 展开更多

关键词 汽车工程 栅格地图 自主代客泊车 路径规划 动态窗口法

下载PDF 职称材料

基于快速终端滑模的汽车底盘集成控制 被引量：2

18

作者 张家旭 施正堂 +1 位作者 杨雄 赵健 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期1-9,共9页

针对汽车主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的集成控制问题,基于快速终端滑模控制理论设计一种标定参数少和动态响应速度快的鲁棒集成控制器.首先,基于达朗贝尔原理建立包含车身侧向和横摆运动自由度的汽车动力学模型作为底... 针对汽车主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的集成控制问题,基于快速终端滑模控制理论设计一种标定参数少和动态响应速度快的鲁棒集成控制器.首先,基于达朗贝尔原理建立包含车身侧向和横摆运动自由度的汽车动力学模型作为底盘集成控制模型.随后,基于快速终端滑模控制理论分别设计主动前轮转向控制律和直接横摆力矩控制律,并且通过汽车质心侧偏角相平面定义的平滑切换因子建立二者的切换规则,实现主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的平滑切换控制,并且将主动前轮转向子系统和直接横摆力矩控制子系统的主要工作区域分别控制在轮胎的线性区域和非线性区域.最后,结合车辆动力学仿真软件对所提出的鲁棒集成控制器的可行性和有效性进行验证,结果表明:所提出的底盘集成控制器可以同时兼顾汽车操纵稳定性和乘坐舒适性. 展开更多

关键词 车辆工程 底盘集成控制 主动前轮转向 直接横摆力矩控制 快速终端滑模控制 平滑切换控制

下载PDF 职称材料

基于快速终端滑模状态观测器的车轮滑移率跟踪控制 被引量：2

19

作者 张家旭 施正堂 赵健 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期14-23,共10页

针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种基于快速终端滑模状态观测器的全状态反馈车轮滑移率跟踪控制器.首先,以车轮制动力矩导数为控制输入,建立车轮滑移率跟踪控制模型,避免车轮滑移率跟踪控制器设计过程中引入不... 针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种基于快速终端滑模状态观测器的全状态反馈车轮滑移率跟踪控制器.首先,以车轮制动力矩导数为控制输入,建立车轮滑移率跟踪控制模型,避免车轮滑移率跟踪控制器设计过程中引入不连续项对系统稳定性和控制性能的影响.随后,利用有限时间稳定和快速终端滑模控制理论设计具有有限时间收敛特性的快速终端滑模状态观测器,实时观测未知的系统状态信息.以此为基础,采用模块化思想独立设计快速终端滑模跟踪控制律,实现车轮滑移率的连续、快速的跟踪控制.最后,结合车辆动力学仿真软件建立模型在环测试系统,仿真验证本文提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性. 展开更多

关键词 控制工程 汽车工程 快速终端滑模状态观测器 车轮滑移率跟踪控制 快速终端滑模控制 有限时间稳定

下载PDF 职称材料

基于高斯伪谱法的汽车弯道超车路径规划与跟踪控制 被引量：2

20

作者 张家旭 周时莹 +1 位作者 赵健 施正堂 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期397-404,共8页

针对汽车弯道超车路径规划与跟踪控制问题,提出了一种基于高斯伪谱法的汽车弯道超车路径规划算法,以及基于干扰观测器的汽车弯道超车路径跟踪控制策略.首先,综合考虑本车动力学约束和路径曲率约束,基于本车和前方低速行驶汽车的运动学... 针对汽车弯道超车路径规划与跟踪控制问题,提出了一种基于高斯伪谱法的汽车弯道超车路径规划算法,以及基于干扰观测器的汽车弯道超车路径跟踪控制策略.首先,综合考虑本车动力学约束和路径曲率约束,基于本车和前方低速行驶汽车的运动学方程将汽车弯道超车路径规划问题描述为约束最优化问题,并采用高斯伪谱法将其转化为非线性规划问题进行求解.随后,为了使汽车在复合干扰存在的情况下依然可以快速、准确和稳定地跟踪基于高斯伪谱法规划出的弯道超车路径,利用径向基神经网络对未知非线性函数的无限逼近能力设计干扰观测器来进行在线估计和前馈补偿复合干扰,并采用李雅普诺夫稳定理论推导出具有一致最终有界特征的汽车弯道超车路径跟踪控制策略.最后,在Matlab/Simulink环境下构建模型在环仿真系统,验证所提出的汽车弯道超车路径规划算法与跟踪控制策略的可行性和有效性,结果表明:所提出的汽车弯道超车路径规划算法与跟踪控制策略可以引导本车在两个转向相同、半径不同的圆曲线之间平滑切换,使本车安全、舒适地超越前方低速行驶的汽车. 展开更多

关键词 汽车弯道超车 路径规划与跟踪控制 高斯伪谱法 干扰观测器 一致最终有界稳定

下载PDF 职称材料