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自动驾驶横向运动控制的改进LQR方法研究 被引量:50
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作者 高琳琳 唐风敏 +1 位作者 郭蓬 何佳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第3期435-441,共7页
针对自动驾驶横向运动控制问题,提出一种带有前馈控制的改进LQR横向运动控制方法。首先,利用二自由度车辆动力学模型构建了路径跟踪误差动力学模型,设计了自动驾驶LQR控制器以及前馈控制器。随后,针对LQR控制器参数进行分析,提出一种基... 针对自动驾驶横向运动控制问题,提出一种带有前馈控制的改进LQR横向运动控制方法。首先,利用二自由度车辆动力学模型构建了路径跟踪误差动力学模型,设计了自动驾驶LQR控制器以及前馈控制器。随后,针对LQR控制器参数进行分析,提出一种基于路径跟踪误差的参数计算方法和一种基于车-路位置关系的参数调整规则,以此实现LQR控制器的改进,提高控制器的适应性与控制精度。最后,通过Matlab/Carsim联合仿真测试设计的控制器。结果表明,不论是双移线工况还是连续换道工况,设计的控制器均能较好地跟踪目标路径,且能够将距离偏差和航向偏差控制在较小范围内。 展开更多
关键词 无人车 横向运动控制 线性二次型最优控制 自适应控制系统
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无人驾驶方程式赛车横向运动控制研究 被引量:5
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作者 张苏才 李刚 +1 位作者 王立勇 宿焱 《济南大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第3期292-300,共9页
针对无人驾驶方程式赛车在变速和复杂曲率赛道条件下难以保证横向运动控制精度与行驶稳定性的问题,提出基于纯追踪控制与模型预测控制的横向运动混合控制策略;以赛车纵向车速作为依据,设计控制模式切换逻辑,当赛车处于低速行驶工况时采... 针对无人驾驶方程式赛车在变速和复杂曲率赛道条件下难以保证横向运动控制精度与行驶稳定性的问题,提出基于纯追踪控制与模型预测控制的横向运动混合控制策略;以赛车纵向车速作为依据,设计控制模式切换逻辑,当赛车处于低速行驶工况时采用纯追踪控制,高速行驶时采用模型预测控制,并使用模糊控制算法设计切换控制器,实现2种算法的平滑切换;使用CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真实验进行验证。结果表明,在变速与复杂曲率赛道条件下,所提出的控制策略能保证无人驾驶方程式赛车横向位置误差小于0.2 m,质心侧偏角小于0.15°,具有较好的跟踪精度与行驶稳定性。 展开更多
关键词 无人驾驶方程式赛车 行驶稳定性 模型预测控制 纯追踪控制 横向运动控制
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船舶横向运动鲁棒PID控制及优化 被引量:6
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作者 彭秀艳 贾书丽 《控制工程》 CSCD 北大核心 2014年第3期455-458,共4页
针对船舶横向运动控制特点,为达到航向舵控制航向同时达到减横摇的目的,提出了一种基于闭环增益成形和模糊优化算法的鲁棒PID控制器设计方法。根据具有工程实际意义的横摇和艏摇带宽直接构造出横摇、艏摇鲁棒PID控制器,并基于横摇与艏... 针对船舶横向运动控制特点,为达到航向舵控制航向同时达到减横摇的目的,提出了一种基于闭环增益成形和模糊优化算法的鲁棒PID控制器设计方法。根据具有工程实际意义的横摇和艏摇带宽直接构造出横摇、艏摇鲁棒PID控制器,并基于横摇与艏摇频谱,组合成横向控制器。由于用舵来减摇不可避免地增加了舵机的工作负担造成较大的舵机损耗,为此提出对横摇和艏摇控制器输出加入权重分配,采用模糊算法优化横向控制器权系数的方法,达到系统性能综合最优。仿真结果表明所设计的控制器具有较强的鲁棒性,合理的权系数选择,不但可以达到降低舵机损耗的目的,而且提高了航向控制精度。该控制器设计简单,易于船舶横向运动控制的实际工程应用,具有一定的研究价值。 展开更多
关键词 船舶横向运动控制 闭环增益成形算法 模糊优化算法 鲁棒PID
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基于遗传算法优化的LQR路径跟踪控制
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作者 王文博 赵书尚 +1 位作者 李阁强 李子璋 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期325-329,337,共6页
针对转向机器人路径跟踪问题,设计了基于遗传算法优化的线性二次型最优控制器(LQR)。首先建立车辆二自由度“自行车”动力学模型,得到车辆横向误差模型。然后构建横向误差目标函数,设计线性二次型最优状态调节器(LQR),得到控制车辆的前... 针对转向机器人路径跟踪问题,设计了基于遗传算法优化的线性二次型最优控制器(LQR)。首先建立车辆二自由度“自行车”动力学模型,得到车辆横向误差模型。然后构建横向误差目标函数,设计线性二次型最优状态调节器(LQR),得到控制车辆的前轮转角。进一步地,在控制环中加入前馈控制以消除稳态误差。在此基础上,采用遗传算法迭代优化权重矩阵Q、R来改进LQR控制器。经过Simulink与Carsim联合仿真表明,采用遗传算法优化后的LQR算法相较于未优化的LQR,横向误差减小了53%,并且大大节省了找寻最优权重矩阵的时间。 展开更多
关键词 横向运动控制 路径跟踪 遗传算法(GA) 线性二次型最优控制(LQR)
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露天矿无人驾驶自卸车横-纵向协同控制研究 被引量:1
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作者 潘国宇 鲍久圣 +6 位作者 胡德平 邹学耀 阴妍 王茂森 朱晨钟 张磊 杨瑞 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第10期68-79,共12页
露天矿无人驾驶自卸车面临道路等级低且坡道弯道多、车辆载质量大且变化范围宽等恶劣运输工况,现有车辆运动控制策略多面向普通道路环境,无法直接将现有车辆控制策略应用于矿山自卸车。针对上述问题,提出了一种基于预瞄误差与分层反馈... 露天矿无人驾驶自卸车面临道路等级低且坡道弯道多、车辆载质量大且变化范围宽等恶劣运输工况,现有车辆运动控制策略多面向普通道路环境,无法直接将现有车辆控制策略应用于矿山自卸车。针对上述问题,提出了一种基于预瞄误差与分层反馈的露天矿无人驾驶自卸车横-纵向协同控制系统。横向控制以线性二次型调节器(LQR)为基础,运用前馈控制器降低稳态误差,采用模糊控制器实现自适应调整预瞄距离,以提高路径跟踪控制精度;纵向控制建立分层反馈式纵向速度控制器,分别采用模型预测控制和模糊PID反馈控制,并建立车辆驱动及制动逆向模型,降低自卸车载质量与道路坡度改变对纵向速度追踪的影响。仿真结果表明:(1)车辆实际速度和期望速度误差在2%以内,说明自卸车在空载下坡与满载上坡2种工况下的速度跟踪效果能够满足要求。(2)由于横-纵向协同控制能够针对路径曲率的不同实时调节车辆速度,在2种工况下,自卸车横-纵向协同控制器相比于单一横向控制都获得了更高的路径跟踪精度,同时也提高了自卸车的操纵稳定性。实验结果表明:(1)空载下坡时的横向误差峰值为0.0199 m,方向误差峰值为0.1840 rad,误差增大均发生在弯道处,但误差波动范围较小,能够保证试验车对期望路径的跟踪。(2)负载上坡时的横向误差峰值为0.0168 m,方向误差峰值为0.0714 rad,误差变化趋势与空载下坡试验相反,但误差仍在合理范围内,试验车的跟踪效果良好。(3)2个误差峰值均小于空载下坡试验,验证了不同速度对横向控制精度的影响规律。 展开更多
关键词 露天矿自卸车 无人驾驶 横向运动控制 纵向速度控制 横-纵向协同控制
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露天矿无人矿用卡车横纵向控制模型研究
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作者 徐钟馗 师彰文 丁震 《煤炭工程》 2025年第8期211-217,共7页
针对矿用卡车在复杂工况下路径跟踪精度和稳定性较差的问题,提出了一种基于反馈纯跟踪算法和MPC算法的横纵向分层控制方法。该控制方法中:横向控制采用反馈纯跟踪算法,采用动态预瞄距离,通过横向偏差反馈补偿转角,对矿用卡车的转角进行... 针对矿用卡车在复杂工况下路径跟踪精度和稳定性较差的问题,提出了一种基于反馈纯跟踪算法和MPC算法的横纵向分层控制方法。该控制方法中:横向控制采用反馈纯跟踪算法,采用动态预瞄距离,通过横向偏差反馈补偿转角,对矿用卡车的转角进行跟踪控制;纵向控制采用MPC算法设计的分层控制器,实现对矿用卡车纵向速度的调节。通过矿山无人运输仿真系统进行模拟实验,结果表明:矿用卡车最大横向误差控制在0.29 m以内,航向误差控制在2.7°以内。 展开更多
关键词 无人矿用卡车 横向运动控制 纵向速度控制 路径跟踪 无人驾驶
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基于预期偏移距离的人机权值分配策略研究 被引量:4
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作者 陈无畏 王其东 +3 位作者 丁雨康 赵林峰 王慧然 谢有浩 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期513-521,共9页
针对智能车辆横向运动控制中驾驶员和辅助系统的控制权限冲突问题,本文中提出一种人机权值分配策略。采用车辆在预瞄点处的预期偏移距离(PDLC)衡量车道偏离危险度,预期偏移距离通过对预瞄偏差修正获取。权值分配函数设计时以PDLC为自变... 针对智能车辆横向运动控制中驾驶员和辅助系统的控制权限冲突问题,本文中提出一种人机权值分配策略。采用车辆在预瞄点处的预期偏移距离(PDLC)衡量车道偏离危险度,预期偏移距离通过对预瞄偏差修正获取。权值分配函数设计时以PDLC为自变量,以保证驾驶员的权值为优先控制目标,以一定的横向运动控制精度为先决条件。在CarSim/Simulink联合仿真平台和CarSim/Labview RT硬件在环实验台上对提出的控制策略进行了实验验证和数据分析。结果表明,采用权值分配策略协调驾驶员和辅助系统的控制,可在有效跟踪理想道路中心线的前提下保证驾驶员的控制权值,降低其工作负荷以及纠正驾驶员的误操作行为。 展开更多
关键词 智能车辆 横向运动控制 权值分配 预期偏移距离
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