无人驾驶车辆的底层改造和车身控制算法研究

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1、分类号:U27;U4610710-2015122048硕士学位论文无人驾驶车辆的底层改造和车身控制算法研究许耀华导师姓名职称韩毅副教授申请学位类别工学硕士学科专业名称车辆工程论文提交日期2018年4月17日论文答辩日期2018年6月3日学位授予单位长安大学ResearchonUnderlyingReconstructionandControlAlgorithmofDriverlessVehicleAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuYaohuaSupervisor：Prof.Han

2、YiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要本文从车身的底层硬件系统改造开始，然后对实验车辆的纵向和横向的底层控制算法进行研究和设计。完成车身底层平台搭建之后开始对车身定位和上层车身纵横向控制算法进行研究，并最终通过路径跟踪算法对底层平台和车身纵横向控制算法进行验证和不断优化。至此完成了一个完整的自动驾驶平台研究和设计。车身底层改造方面主要涉及纵向和横向系统底层改造。其中纵向部分主要包括加速和减速系统的底层硬件改造和底层控制算法设计，横向主要是转向系统的硬件改造和底层控制算法设计。硬件改造着重对车身控制系统的改造原理

3、、改造步骤以及对控制电路板设计原理进行研究。纵横向底层的控制算法主要基于经典PID控制理论进行设计。其次，本文着重对上层的车身控制算法进行研究，主要涉及四个部分：车身定位算法设计、纵向控制算法设计、横向控制算法设计以及路径跟踪算法研究和设计。车身定位算法是基于车辆前轮转角和四轮里程计信息进行设计；纵向控制算法设计是基于PID和前馈控制相结合的理论，不仅减小了速度控制误差，同时增强了速度控制对道路环境的适应性；横向控制算法着重对目标角转换和转向盘指令计算算法进行研究，使车辆转向盘可以快速并且准确的到达预期角度；路径跟踪部分主要研究了两种跟踪算

4、法，分别是基于航向角偏差的路径跟踪算法和基于车辆转弯半径或曲率的路径跟踪算法设计，并且对比了它们的跟踪误差和性能。这四个部分逐层推进，从车身定位开始，到车身纵向和横向控制，最后到路径跟踪算法研究，逐步搭建了无人驾驶车辆的车身控制的基础，为无人驾驶的任务决策、环境感知以及路径规划提供了车辆平台的控制系统，进一步也为无人驾驶研究提供了实验平台。关键字：车身底层改造，车身定位，纵横向车身控制，路径跟踪IIIAbstractThisarticleisstartedfromthetransformationoftheunderlyinghardwar

5、esystemofthevehicle,andthendesignstheunderlyinglongitudinalandlateralcontrolalgorithmoftheexperimentalvehicle.Aftercompletingthevehicle'sunderlyingplatform,westudiedthevehicle’slocationalgorithm,longitudinalandlateralcontrolalgorithmofthevehicle.Finally,weusedthepathtracki

6、ngalgorithmtoverifyandcontinuouslyoptimizethecontrolalgorithmofunderlyingplatform.Atthepoint,wecompletedacompleteautomateddrivingplatform.Thetransformationoftheunderlyinghardwaresystemmainlyinvolvesitslongitudinalandlateralsystems.Thelongitudinalpartincludestheunderlyingha

7、rdwarereconstructionandthedesignoftheunderlyingcontrolalgorithmthatincludingtheaccelerationanddecelerationsystems.Andthelateralsystemincludesthetransformationofthesteeringsystemandthedesignofitsunderlyingcontrolalgorithm.Thehardwaretransformationfocusesonthetheoryandstepso

8、fthetransformation,andtheresearchontheprinciplesofthecircuitboard.Thelongitudinalandlater