差动转向无人车路径跟踪控制研究_毕业论文.pdf

差动转向无人车路径跟踪控制研究 在自动驾驶技术中，无人车路径跟踪控制是一项关键技术，当前研究大多基于主动转向技术，而差动转向领域的研究较少。差动转向无人车主要依靠轮毂电机提供驱动力，其传动系统结构比传统机械传动更简单，且各驱动轮的转矩可单独控制，传动效率也更高。为了研究差动转向无人车的自动驾驶路径跟踪控制，本文对差动转向无人车的车身模型、动力系统、悬架系统及输入/输出接口等进行了设置，并对轮毂电机进行了选型和校核。 本文在车辆动力学仿真软件Carsim中，对车辆的车身模型、动力系统、悬架系统及输入/输出接口等进行了设置，并提取了相关的车辆参数，建立了线性二自由度车辆模型，验证了参数提取的正确性。然后，对轮毂电机进行了选型和校核，在Matlab/Simulink中搭建了轮毂电机仿真模型以及速度控制仿真模块，完成了轮毂电机驱动无人车整车仿真模型的建立。 本文引入了分数阶微积分理论，在单点预瞄驾驶员模型的基础上，通过分数阶积分时的自带权重特点及记忆特性来模拟驾驶员的驾驶行为，建立了分数阶单点预瞄驾驶员模型，并通过logistic单移线路径以及和单点预瞄驾驶员模型的对比，验证了分数阶单点预瞄驾驶员模型的路径跟踪效果，得出了无人车跟踪路径所需的前轮转角以及车辆的动态响应。 此外，本文还建立了轮毂电机驱动无人车的整车动力学模型以及前轮差动转向系统的动力学模型，以建立的线性二自由度车辆模型为参考模型，根据差动转向车辆实际的横摆角速度及参考模型横摆角速度的差值，运用滑模控制方法设计了前轮差动转向控制策略，并通过单移线和双移线路径进行了仿真验证，结果表明前轮差动转向控制器可以实现无人车的转向功能。 本文建立了差动转向无人车动力学及运动学模型，对其进行线性化及离散化处理，通过设置目标函数及约束条件，把目标函数优化求解问题转化为二次规划问题，在每个控制周期内完成最优控制量及控制增量的计算，完成了模型预测控制器的设计，并通过单移线和双移线路径进行了仿真验证，结果表明本文所提出的控制策略可以使得无人车通过差动转向实现路径跟踪。 本文对差动转向无人车的自动驾驶路径跟踪控制进行了深入研究，提出了一种有效的控制策略，实现了无人车的路径跟踪功能，为自动驾驶技术的发展提供了有价值的参考。