车辆自动超车的建模和非线性自适应控制

车辆自动超车的建模和非线性自适应控制

介绍了两车自动超车的非线性自适应控制器。考虑了不从道路基础设施或车辆间通信获取信息的三阶段超车问题。三阶段超车模型需要满足以下3个条件：①被超车辆正在沿直线路径运动；②被超车辆的直线速度是未知的；③反馈控制提供的信息是车辆间的相对位置和方向。采用自动命名法来命名位移和速度（包括直线位移、速度和角位移、角速度），同时忽略车轮滚动时的滑动（即假设车轮是纯滚动，不考虑打滑）。开发了超车中的车辆运动建模方法，形成了车辆间的相对运动。为了描述超车过程中车辆的位置和方向，建立了5个坐标系，其中一个坐标系用来描述超车过程中每个阶段的车辆相对运动。提出了利用可以扩展到多车超车的参考点来对单车超车的建模方法。每一个阶段的连续参考轨迹利用3次多项式插值方法来实现实时生成和跟踪。参考轨迹和车辆之间的运动关系构成了基于反馈控制的运动学设计基础。所设计的反馈控制器仅需要提供当前车辆间的相对位置和方向信息。被超车辆的未知速度采用自适应更新法进行估计。采用自适应控制策略是为了满足对超车速度估计的需要，而且必须对自主车辆操作进行反馈控制。对闭环控制系统的稳定性进行了分析，并在超车车辆车速稳定的情况下证明了闭环控制系统的渐近稳定性。此外，在速度有限且随时间变化的情况下，表明了系统跟踪误差的有界性。仿真结果显示了控制器的稳定性。当出现故障或者车间通信失败时，自主车辆控制系统就会建立备份。

刊名：IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems（英）

刊期：2014年第5期

作者：Plamen Petrov et al

编译：张永赫