高速无人驾驶车辆最优运动规划与控制的动力学建模分析.pdf

在高速无人驾驶车辆的运动规划与跟踪控制过程中,滑移和侧倾是很难克服的高度非线性约束,特别是在复杂地形条件下,容易导致车辆失控甚至侧翻。通过研究地形因素对车辆转向特性和稳定性的影响,建立了高速车辆的等效动力学模型,并提出了一种变步长的模型离散化方法,能够在保证车辆模型置信度的基础上,实现较长的轨迹预测时域,同时满足计算实时性的要求。针对高速无人驾驶车辆的滑移和侧倾等操控稳定性约束,通过对车辆稳定行驶状态进行分析,推导了基于包络线和零力矩点的高速车辆稳定性约束条件。根据在高速、滑移、侧倾等复杂约束下的车辆安全行驶的要求,运用模型预测控制算法求解最优运动轨迹及跟踪控制序列,并能在车辆避障与操控稳定性发生冲突时优先保证车辆的无碰撞轨迹。仿真试验结果表明,该方法可以有效的考虑道路曲率和地形对高速车辆动力学特性的影响,同时能在保证车辆行驶安全的前提下,防止车辆出现滑移和侧倾等现象