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基于道路曲率的自動駕駛車輛轉(zhuǎn)向控制仿真分析

提出了一種通過控制轉(zhuǎn)向速率而不是轉(zhuǎn)向角的自動駕駛車輛轉(zhuǎn)向控制方法。這一方法利用路線曲率和側偏角之間的關系，并從相關軌跡中提取出轉(zhuǎn)向速率需求值。這一方法不僅能夠應用于從期望軌跡中提取的規(guī)定轉(zhuǎn)向控制，而且可以應用于運動中車輛瞬時規(guī)劃的軌跡需求。提取出的轉(zhuǎn)向速率作為車輛控制器的輸入?yún)?shù)來改變車輛前輪轉(zhuǎn)向角。

針對以下4種工況進行了仿真分析。

（1）直角彎左轉(zhuǎn)。車輛以15km/h的恒定速度行駛，在參考軌跡上放置了43個道路參考點，車輛行駛174m。

（2）銳角彎左轉(zhuǎn)。車輛以15km/h的恒定速度行駛，在參考軌跡上放置了40個道路參考點，車輛行駛162m。

（3）雙移線試驗。試驗在自動行駛車輛超越前車或者避免前方障礙物時進行，道路寬度根據(jù)韓國高速公路設計標準選擇為3.5m。

（4）真實道路軌跡。選擇韓國延世大學國際公寓周圍的一段道路，道路參考點通過RTKDGPS（實時運動微分全球定位系統(tǒng)）來采集獲得。試驗中，車輛以35km/h的恒定速度行駛。這段道路包括3段直線和2個直角彎。行駛總距離為729.1m。

利用Matlab對提出的車輛動力學模型和轉(zhuǎn)向控制方法進行仿真分析。首先，根據(jù)工況1、2、4給定的軌跡提取出路線曲率，并根據(jù)提取出的路線曲率計算出側偏角和轉(zhuǎn)向速率。針對工況3，首先規(guī)劃出一個虛擬路徑，然后根據(jù)這一虛擬路徑提取出路線曲率，進而求出控制器的輸入-轉(zhuǎn)向速率。

為了驗證所提出的轉(zhuǎn)向速率控制轉(zhuǎn)向方法的可行性，使用RTK-DGPS（實時運動微分全球定位系統(tǒng)）、無線通信接口和車輛控制器的小尺寸無人模型車進行了試驗，試驗道路寬度為85cm。通過試驗結果分析可知，所提出的轉(zhuǎn)向控制方法具有很好的效果。

Il Bae, et al. 2013 IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV), Australia- June 23-26, 2013.

編譯：路順杰