智能汽车自动紧急转向避撞的跟踪控制方法对比研究

来源：中国血液净化杂志2021年第6期北京时间：

作者：来飞, 黄超群

单位：1. 重庆理工大学 汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室, 重庆 400054;2. 重庆工商职业学院 智能制造与汽车学院, 重庆 401520"],"fundList_en":["Science and Technology Research Project of Chongqing Education Commission (KJQN202001102, KJ1603809); Scientific Research Foundation of Chongqing University of Technology (2019ZD31); Entrepreneurship and Innovation Support Plan for Chongqing Overseas Students Returning to China (CX2018135); Science and Technology Talent Project of Chongqing Banan District (2020TJZ017)

摘要：为了提高智能汽车的主动安全性，提出3种不同的自动紧急转向避撞跟踪控制方法。首先建立汽车避撞简化模型，对制动、转向及两者相结合的3种不同避撞方式进行对比分析。其次，为深入研究汽车避撞过程中的实际响应，建立包含转向、制动及悬架3个子系统耦合特性的底盘18自由度统一动力学模型，并进行相关试验验证。随后构建智能汽车自动紧急转向避撞控制框架，对五次多项式参考路径和七次多项式参考路径的横摆角速度和横摆角加速度进行对比分析。接着以线性2自由度转向动力学模型为参考对象，对最优控制四轮转向、最优控制前轮转向、前馈与反馈控制相结合的前轮转向3种不同的跟踪控制系统分别进行设计。最后，以汽车底盘18自由度统一动力学模型为研究对象，对上述3种避撞控制系统进行仿真试验对比分析。研究结果表明：与制动避撞相比而言，转向避撞所需的纵向距离有较大降低，随着车速的增加和路面附着系数的越低，效果越明显；七次多项式参考路径比五次多项式参考路径的避撞过渡过程更为平缓，当实际车速与控制器所用车速不一致时，前者避撞性能表现更优；最优四轮转向控制系统在高、低2种不同附着路面都具有较好的避撞效果，最优前轮转向控制系统次之，而前馈与反馈相结合的前轮转向控制系统在低附着路面上则表现出严重的失稳。

关键词：汽车工程,自动紧急转向,最优控制,避撞,前馈与反馈控制,四轮转向

基金资助：重庆市教委科学技术研究项目（KJQN202001102，KJ1603809）；重庆理工大学科研启动项目（2019ZD31）；重庆市留创计划创新类项目（CX2018135）；重庆市巴南区科技人才专项（创新性基础研究）项目（2020TJZ017）