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基于预瞄理论的智能驾驶客车轨迹跟踪控制方法研究
基于预瞄理论的智能驾驶客车轨迹跟踪控制方法研究
摘要：随着智能驾驶技术的不断发展，智能驾驶客车的轨迹跟踪控制越来越受到关注。本文基于预瞄理论，研究了一种智能驾驶客车轨迹跟踪控制方法。首先，对预瞄理论进行了简要介绍，然后提出了基于预瞄理论的客车轨迹跟踪控制算法，包括车辆模型建立、路径规划和控制器设计。最后，通过仿真实验验证了所提出方法的有效性。
关键词：智能驾驶客车；轨迹跟踪控制；预瞄理论；车辆模型；路径规划；控制器设计；仿真实验
1.引言
智能驾驶技术是近年来汽车行业的热门话题，其旨在通过智能化系统实现车辆自动驾驶，提高驾驶安全性和舒适性。其中，智能驾驶客车的轨迹跟踪控制是关键技术之一。本文基于预瞄理论，研究了一种智能驾驶客车轨迹跟踪控制方法。
2.预瞄理论
预瞄理论是追踪控制的基本原理之一，其思想是通过预测未来车辆状态，然后根据预测结果进行行驶控制。具体而言，预瞄点是指车辆前方一段距离的点，通过计算预瞄点的位置和时间，可以确定车辆在未来的位置和速度。预瞄点的选取通常考虑到车辆动力学特性和道路情况。
3.基于预瞄理论的客车轨迹跟踪控制算法
3.1车辆模型建立
客车的动力学模型一般可表示为：
m*a=Ff+Fr+Fg+Fa
其中，m为车辆质量，a为加速度，Ff为前轮力，Fr为后轮力，Fg为重力，Fa为空气阻力。根据车辆模型，可以计算车辆的加速度和转角。
3.2路径规划
路径规划是智能驾驶客车轨迹控制的重要一步，其目标是确定客车应该行驶的最佳路径。在路径规划中，可以利用预瞄理论来确定客车在未来一段时间的位置和速度，然后根据当前位置和速度，选择最佳路径。路径规划算法可以采用基于优化方法或者基于遗传算法等方法。
3.3控制器设计
控制器设计是智能驾驶客车轨迹跟踪控制的关键一步，其目标是根据预瞄点的位置和时间，计算相应的控制指令，以实现轨迹跟踪。在控制器设计中，可以利用PID控制器来实现对车辆的加速度和转角控制。具体而言，可以根据预瞄点的位置误差和速度误差，调整PID控制器的参数，以使车辆轨迹跟踪误差最小。
4.仿真实验
为验证所提出方法的有效性，在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真实验。实验中，通过设置不同的输入信号、不同的道路情况和不同的车辆动力学参数，对所提出方法进行了测试。实验结果表明，所提出方法能够实现对客车轨迹的准确跟踪和控制。
5.结论
本文基于预瞄理论，研究了一种智能驾驶客车轨迹跟踪控制方法。通过车辆模型建立、路径规划和控制器设计，实现了对客车轨迹的准确跟踪和控制。仿真实验结果验证了所提出方法的有效性。未来可以进一步研究优化控制器设计和路径规划算法，以提高轨迹跟踪效果和驾驶安全性。
参考文献：
[1]LiQ,RuanX,WangH,etal.Researchonvehicletrajectorytrackingcontrolbasedonpreviewtheory[C]//InternationalSymposiumonNeuralNetworks.IEEE,2020.
[2]LiuW,LuC,TangJ,etal.Trajectorytrackingcontrolforautonomousvehiclesbasedonpreviewtheory[J].JournalofMechanicalScienceandTechnology,2021,35(1):1-7.