自动智能汽车的横纵向控制与监督

1、自动智能驾驶的横纵向控制与监督目录01 综述02 车辆的纵向运动控制03 车辆的横向动力学监控04 结论Part One综述 本文主要讲述的是：基于自适应巡航控制系统的方法，采用Isermann所提出的三层控制结构模型对纵向运动进行分析，来表示对车辆的控制策略，以及采用基于奇偶空间方法来监督车辆的横向动力学，提高驾驶舒适度和安全性。Part Two车辆的纵向运动控制纵向运动控制自适应巡航控制系统整体架构加速度控制速度控制距离控制自适应巡航控制系统系统控制性能纵向车辆动力学模型02PART Two自适应巡航控制系统整体架构02PART Two纵向车辆动力学模型02PART Two加速度的控制 基

2、于数学车辆模型，使用反馈和前馈线性化的线性PI控制器执行加速度控制任务。将期望的加速度与测量的加速度进行比较，控制器计算所期望的节气门角度和所期望的制动压力。在本应用中使用线性化技术的主要意图是通过车辆模型的逆非线性，来补偿实际的非线性车辆行为。02PART Two速度的控制 关于速度控制器，广泛的测试周期表明，一般是用所测量的车速，所期望的速度。所使用的是控制行为对应于包括速度相关的增益的比例控制算法。速度控制器的任务是保证驾驶员获得指定的所期望的速度。02PART Two距离的控制 距离控制器输入是，受控车辆的测量速度，所期望的距离,与前一车辆测量距离之间的距离偏差以及相对速度。两个控制器

3、作为其输出信号提供车辆所期望的加速度。主要目的是为了让车辆保持一定的速度行驶。02PART Two自适应巡航控制系统的性能 完整的自适应巡航控制控制结构已经在两个不同的OPEL测试车中应用，且通过激光传感器实现对前面车辆的距离测量，控制器设法保持测量距离几乎等于所期望的距离。只有在非常强的加速或减速的情况下，存在小的轮廓误差。Part Three车辆横向动力学车辆横向动力学的监督监督方案的整体结构奇偶空间的设计与应用实验结果横向车辆动力学模型03PART Three监督方案的整体结构 通过循环检查一些重要的传感器信号的值来监控车辆运动，并在达到关键限制的情况下警告驾驶员，这是本文介绍的监督概念

4、的主要思想。 监管方案的整体结构是三层架构。通过分析测量信号，最底层用于产生残差，包括有关实际驾驶状态的信息。中间层，评估这些残差提供可用于直接驾驶员信息目的的实际驾驶状态的分类，以及在结构的上层中的横向车辆控制应用。03PART Three横向车辆动力学模型 由Rieckert和Schunck（1940）最初设计为非线性单轨道模型，03PART Three奇偶空间的设计与应用离散状态空间表示的时间依赖系统矩阵由下式给出：根据计算等式(1)的状态方程和奇偶空间的符号形式，求解奇偶方程，基于这些方程得到残差：X(k),表示状态,u(k)表示执行器的输入，y(k)表示传感器的输出，A,B,C,D表

5、示相应维度的已知矩阵。此奇偶空间中，得出两个传感器的残差；此残差公式中包含传感器的输出，和扰动v(k)相关.03PART Three奇偶空间的设计与应用为了减少产生的噪声残差中的高频干扰,在该应用中加入巴特沃斯低通滤波器，从系统输出方程（1）的矩阵形式开始，对于p + 1（p = 2）时间步长：其中，T和Q为：将等式（3）乘以T的零空间的矩阵得到与未知状态向量x（k）无关的奇偶方程r（k）：03PART Three奇偶空间的设计与应用将等式（3）乘以T的零空间的矩阵得到与未知状态向量x（k）无关的奇偶方程r（k）：假设模型参数不改变无噪声系统的残差，则残差显示以下属性：03PART Three

6、实验结果 使用所描述的横向车辆动力学的监督技术的一个特殊测试序列的实验结果。从测试周期开始到约7秒钟的时间，车辆在干燥的道路上行驶，没有任何车辆运动的干扰。刚刚达到潮湿的表面时，两个残差r1和r2都超过了固定的阈值，就会发现一个危险的情况。在横向车辆运动的这个关键部分完成之后，发生传感器故障，可以通过比较残余r1与残差r2来观察。由于特殊奇偶空间设计，与方向盘传感器分离的残差r1保持在其极限内，而残差r2表示传感器故障。Part Four结论 这里提出的自适应巡航控制系统（ACC）支持公路交通中的驾驶员，包括他们的舒适性和安全性。保持驾驶员在开放道路上规定的恒定速度，如果检测到较慢的前车辆，系统将自动减速受控车。如果前一个车辆消失，汽车再次