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基于道路曲率的自動(dòng)駕駛車輛轉(zhuǎn)向控制仿真分析

提出了一種通過(guò)控制轉(zhuǎn)向速率而不是轉(zhuǎn)向角的自動(dòng)駕駛車輛轉(zhuǎn)向控制方法。這一方法利用路線曲率和側(cè)偏角之間的關(guān)系，并從相關(guān)軌跡中提取出轉(zhuǎn)向速率需求值。這一方法不僅能夠應(yīng)用于從期望軌跡中提取的規(guī)定轉(zhuǎn)向控制，而且可以應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)中車輛瞬時(shí)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(lái)改變車輛前輪轉(zhuǎn)向角。

針對(duì)以下4種工況進(jìn)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(gè)道路參考點(diǎn)，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(gè)道路參考點(diǎn)，車輛行駛162m。

（3）雙移線試驗(yàn)。試驗(yàn)在自動(dòng)行駛車輛超越前車或者避免前方障礙物時(shí)進(jìn)行，道路寬度根據(jù)韓國(guó)高速公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇為3.5m。

（4）真實(shí)道路軌跡。選擇韓國(guó)延世大學(xué)國(guó)際公寓周圍的一段道路，道路參考點(diǎn)通過(guò)RTKDGPS（實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)微分全球定位系統(tǒng)）來(lái)采集獲得。試驗(yàn)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(gè)直角彎。行駛總距離為729.1m。

利用Matlab對(duì)提出的車輛動(dòng)力學(xué)模型和轉(zhuǎn)向控制方法進(jìn)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(jì)算出側(cè)偏角和轉(zhuǎn)向速率。針對(duì)工況3，首先規(guī)劃出一個(gè)虛擬路徑，然后根據(jù)這一虛擬路徑提取出路線曲率，進(jìn)而求出控制器的輸入-轉(zhuǎn)向速率。

為了驗(yàn)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(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)微分全球定位系統(tǒng)）、無(wú)線通信接口和車輛控制器的小尺寸無(wú)人模型車進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)道路寬度為85cm。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)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