摘要
智能驾驶技术是车辆行业发展的关键方向之一，车辆横纵向控制是智能驾驶技术的核心，在提高车辆行驶的安全性、提高通行效率方面有着举足轻重的地位。因此，本文从智能驾驶车辆的安全性与可靠性出发设计了智能驾驶车辆横纵向预瞄驾驶员模型。 智能车辆横纵向预瞄驾驶员模型采用横向控制与纵向控制解耦的控制方式，以车辆的纵向车速将横纵向控制进行关联，并且根据车道保持与换道两种交通场景进行区分，分别设计了多点预瞄横向驾驶员模型、纵向驾驶员模型和考虑多车安全的换道模型。多点预瞄横向驾驶员模型考虑了多预瞄点的状态，根据模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）原理设计了车辆横向控制器，根据道路曲率建立安全性约束，通过约束转角增量设计了舒适性约束，在保证车辆行驶安全的同时，提高横向控制的稳定性与舒适性。纵向驾驶员模型采用带遗忘因子的比例积分微分控制器（Proportion Integration Differentiation, PID）与H∞控制器多模式切换控制，并且设计了一个接近模式来解决模式切换时的期望速度突变问题，保证模式切换的平滑性和鲁棒性。在车辆换道工况下，车辆的换道行为与周围环境车辆紧密相连，本文设计了考虑多车安全的换道模型，建立了换道过程安全边界，通过模型预测控制算法求解在安全区间内的最优纵向轨迹，采用同样的方法求解横向的最优换道轨迹，最后得到满足车辆横纵向安全约束的无碰撞换道轨迹。 最后将本文提出驾驶员模型进行硬件在环与 PreScan amp; MATLAB/Simulink 联合仿真进行验证。实验结果表明，本文提出的驾驶员模型在车辆横纵向控制中有出色的控制效果和稳定性。
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