汽车技术2024,Issue(10) :8-19.DOI:10.19620/j.cnki.1000-3703.20240708

基于自适应势场的车辆避撞轨迹规划与跟踪控制

Collision Avoidance Trajectory Planning and Predictive Tracking Control for Vehicles Based on Adaptive Potential Field

何庆 徐月云 边有钢 秦洪懋 韩子睿
汽车技术2024,Issue(10) :8-19.DOI:10.19620/j.cnki.1000-3703.20240708

基于自适应势场的车辆避撞轨迹规划与跟踪控制

Collision Avoidance Trajectory Planning and Predictive Tracking Control for Vehicles Based on Adaptive Potential Field

何庆 1徐月云 2边有钢 3秦洪懋 3韩子睿4
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作者信息

  • 1. 上海极氪蓝色新能源技术有限公司,上海 200000
  • 2. 湖南大学,整车先进设计制造技术全国重点实验室,长沙 410082;国汽(北京)智能网联汽车研究院有限公司,北京 100176
  • 3. 湖南大学,整车先进设计制造技术全国重点实验室,长沙 410082;湖南大学无锡智能控制研究院,无锡 214115
  • 4. 湖南大学,整车先进设计制造技术全国重点实验室,长沙 410082
  • 折叠

摘要

为了保证避撞过程中车辆的安全性和横摆稳定性,提出了一种基于自适应势场的车辆避撞轨迹规划与跟踪控制方法.首先,建立车辆点质量模型并设计自适应势场函数,通过构造非线性模型预测控制问题,求解局部最优轨迹;其次,深入分析了车辆的横摆稳定性能,同时,根据构造相平面约束和间接约束,设计基于模型预测控制的轨迹跟踪控制器,实现局部最优轨迹跟踪;最后,通过CarSim和Simulink联合仿真,验证了所提出方法能够避免车辆碰撞,同时提升车辆的横摆稳定性能,并经过实车测试进一步证明了该方法的实时性和有效性.

Abstract

In order to ensure the safety and lateral stability of the vehicles during the collision avoidance process,this paper proposes a collision avoidance trajectory planning and predictive tracking control method for vehicles based on adaptive potential field.Firstly,the vehicle point mass model is established,the adaptive potential field function is designed and the nonlinear model predictive control problem is constructed to solve the locally optimal trajectory.Secondly,the vehicle lateral stability performance is analyzed,the phase plane constraint and indirect constraint are designed,and the trajectory tracking controller is designed based on the model predictive control method to realize the locally optimal trajectory tracking.The joint simulation of CarSim and Simulink verifies that the proposed method can improve the lateral stability performance of the vehicle while avoiding collision.At the meanwhile,the real-time and effectiveness of the method are further proved by real vehicle tests.

关键词

自动驾驶车辆/避撞控制/模型预测控制/势场函数

Key words

Autonomous vehicles/Collision avoidance control/Model predictive control/Potential field function

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基金项目

国家自然科学基金项目(52272415)

国家自然科学基金项目(52372411)

中国科协青年人才托举工程项目(2022QNRC001)

湖南省自然科学基金项目(2022JJ40059)

湖南省自然科学基金项目(2023JJ10008)

出版年

2024
汽车技术
中国汽车工程学会 长春汽车研究所

汽车技术

CSTPCD北大核心
影响因子:0.522
ISSN:1000-3703
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