摘要
汽车主动避撞系统是车辆行驶安全性的重要保障，紧急情况下控制自车减速或是转向避免与前车发生碰撞，提高车辆行驶安全性。以前轮驱动汽车作为研究对象，研究结合纵向制动、转向换道以及转向/制动协同作用三种避撞方式的主动避撞系统。论文主要研究内容如下： （1）针对纵向制动避撞方式，利用Carsim软件建立纵向动力学模型，并基于发动机特性曲线建立车辆逆动力学模型。采取上下分层控制方法将纵向制动避撞控制系统分为两层，上层基于模糊控制理论设计了纵向制动控制策略，下层基于PID控制理论实现实际减速度的实时反馈，通过仿真以及实车路上测试验证了纵向制动避撞算法的有效性。 （2）针对转向换道避撞方式，研究分析车辆换道过程中的侧向动力学特性，以经典的魔术轮胎模型建立整车二自由度非线性动力学模型。为保证车辆换道路径的连续性，采用多项式插值曲线规划方法为车辆规划换道路径，结合换道特性设计车辆最小安全碰撞时间模型。设计基于模型预测控制理论的车辆转向换道跟踪控制器，通过控制车辆前轮转角来控制车辆转向换道，结合车辆转向换道过程中的各种约束，保证车辆转向稳定性。通过仿真验证了转向换道避撞算法的有效性。 （3）针对纵向制动和转向换道两种避撞方式都无法实现有效避撞的紧急情况，提出一种基于模型预测控制理论的转向/制动协同作用避撞控制算法。系统采用上下分层控制方法，上层为路径规划控制器，根据当前自车与前方障碍物的状态，规划最优的换道路径以及减速曲线；下层为路径跟踪控制器，控制车辆减速以及转向，实现紧急避撞目的。通过仿真验证了协同避撞算法的有效性。 （4）针对避撞方式决策机制，基于三种避撞方式的特性研究避撞系统的安全碰撞时间TTC模型，建立最小安全制动时间模型以及最小安全换道时间模型，以TTC 和相对速度为输入设计模糊避撞方式决策机制，根据实时行驶状态信息，决策最优的避撞方式。
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