基于道路曲率的自動駕駛車輛轉向控制仿真分析

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基于道路曲率的自動駕駛車輛轉向控制仿真分析

提出了一種通過控制轉向速率而不是轉向角的自動駕駛車輛轉向控制方法。這一方法利用路線曲率和側偏角之間的關系，并從相關軌跡中提取出轉向速率需求值。這一方法不僅能夠應用于從期望軌跡中提取的規定轉向控制，而且可以應用于運動中車輛瞬時規劃的軌跡需求。提取出的轉向速率作為車輛控制器的輸入參數來改變車輛前輪轉向角。

針對以下4種工況進行了仿真分析。

（1）直角彎左轉。車輛以15km/h的恒定速度行駛，在參考軌跡上放置了43個道路參考點，車輛行駛174m。

（2）銳角彎左轉。車輛以15km/h的恒定速度行駛，在參考軌跡上放置了40個道路參考點，車輛行駛162m。

（3）雙移線試驗。試驗在自動行駛車輛超越前車或者避免前方障礙物時進行，道路寬度根據韓國高速公路設計標準選擇為3.5m。

（4）真實道路軌跡。選擇韓國延世大學國際公寓周圍的一段道路，道路參考點通過RTKDGPS（實時運動微分全球定位系統）來采集獲得。試驗中，車輛以35km/h的恒定速度行駛。這段道路包括3段直線和2個直角彎。行駛總距離為729.1m。

利用Matlab對提出的車輛動力學模型和轉向控制方法進行仿真分析。首先，根據工況1、2、4給定的軌跡提取出路線曲率，并根據提取出的路線曲率計算出側偏角和轉向速率。針對工況3，首先規劃出一個虛擬路徑，然后根據這一虛擬路徑提取出路線曲率，進而求出控制器的輸入-轉向速率。

為了驗證所提出的轉向速率控制轉向方法的可行性，使用RTK-DGPS（實時運動微分全球定位系統）、無線通信接口和車輛控制器的小尺寸無人模型車進行了試驗，試驗道路寬度為85cm。通過試驗結果分析可知，所提出的轉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