基于人工势场的车道保持系统研究.pdf

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1、第56卷第1期农业装备与车辆工程2018年1月Vol.56No.1AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGJanuary2018doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2018.01.008基于人工势场的车道保持系统研究刘法勇（230009安徽省合肥市合肥工业大学汽车与交通工程学院）[摘要]针对基于偏差反馈PID控制的车道保持系统跟踪精度不高的问题，提出了一种基于人工势场的控制方法，其考虑位置和角度偏差对车辆的影响，而且包含了一定的预瞄信息。对人工势场法进行分析，利用李雅普诺夫函数计算验证了使用人工势场法的车道保持

2、系统的稳定性，保证了车辆在满足车道保持功能的同时还提高了控制精度，增加了车辆行驶安全性。进行仿真比较偏差反馈PID控制和人工势场法，结果表明，基于人工势场法的车道保持系统满足车道保持系统的实时性且提高了系统的跟踪精度和稳定性。[关键词]车道保持系统；PID控制；人工势场法；仿真分析[中图分类号]U471.15[文献标识码]A[文章编号]1673-3142(2018)01-0032-05ResearchonLaneKeepingSystemBasedonArtificialPotentialFieldLiuFayong(SchoolofAutomotiveandTransp

3、ortationEngineering,HefeiUniversityofTechnology,HefeiCity,AnhuiProvince230009,China)[Abstract]InordertosolvetheproblemoflowtrackingprecisionoflanekeepingsystembasedontraditionalerrorfeedbackPIDcontrol,acontrolmethodbasedonartificialpotentialfieldisproposed,whichconsiderstheinfluenceofposi

4、tionandangledeviation,andcontainspreviewinformationaswell.Theartificialpotentialfieldmethodisanalyzed,andstabilityofthelanekeepingsystemisverifiedbyLyapunovfunction.Itensuresthevehiclehaslanekeepingfunction,andimprovescontrolprecisionandvehiclesafety.Resultsshowthatthelanekeepingsystembas

5、edonartificialpotentialfieldcanrealizereal-timeperformanceofthelanekeepingsystemandimprovetrackingaccuracyandstabilityofthesystem.[Keywords]lanekeepingsystem;PIDcontrol;artificialpotentialfield;simulationanalysis0引言计算并跟踪车辆期望横摆角速度进行路径跟踪横向控制。设计期望物理量大多数只设计了单一的车道保持系统（LKS）是一种高级驾驶辅助[5-6]横向加速度或横

6、摆角速度的期望物理量。但系统。当驾驶员对车辆无操作而车辆发生偏离时，车辆横向运动控制是个复杂的控制过程，由许多对车辆进行自主控制，通过调节转向调整车辆的[7]因素决定。汪波等应用人工势场法对智能车的运动轨迹，以实现车辆在车道中心线附近行驶。路径进行规划，利用几何方法重新规划路径解决该系统根据当前车辆运动状态、其与道路之间的[8][1]局部极小值问题。修彩靖等基于人工势场法，相对位置关系和预瞄信息，按照一定的控制策利用高斯组合隶属函数建立考虑障碍物约束和车略控制车辆的运动状态，使它的行驶轨迹能够及辆约束的引力的目标点函数，并进行局部路径优时有效地跟踪道路中心线，同时保证车辆

7、的乘坐[2]化，但没有对车辆的动力学进行研究。舒适性和行驶安全性。人工势场法因计算量小、反应速度快、易于车道保持系统的控制策略有很多种，它的实实现，且规划出的路径平滑等优点而得到广泛应时性、鲁棒性等直接影响车道保持的效果。赵熙[3]用。许多学者也应用该算法建立道路势场，进行俊等以当前车-路相对位置和未来路径信息作[9-11]车辆路径规划，同时也进行了改进和验证试验。为预瞄，设计偏差反馈控制器，进行路径跟踪，本文将人工势场所产生的势场力融合到车辆动力预瞄距离和智能车速度根据预瞄路径的弯曲程度[4]学模型中，并应用到车道保持系统中