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无人驾驶车辆路径跟踪控制现状与挑战

白国星 孟 宇 刘立 顾青 王国栋 周碧宁

白国星, 孟 宇, 刘立, 顾青, 王国栋, 周碧宁. 无人驾驶车辆路径跟踪控制现状与挑战[J]. 工程科学学报. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003
引用本文: 白国星, 孟 宇, 刘立, 顾青, 王国栋, 周碧宁. 无人驾驶车辆路径跟踪控制现状与挑战[J]. 工程科学学报. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003
Current status and challenges of path tracking control of unmanned driving vehicles[J]. Chinese Journal of Engineering. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003
Citation: Current status and challenges of path tracking control of unmanned driving vehicles[J]. Chinese Journal of Engineering. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003

无人驾驶车辆路径跟踪控制现状与挑战

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003
详细信息
  • 中图分类号: U471.15

Current status and challenges of path tracking control of unmanned driving vehicles

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出版历程
  • 网络出版日期:  2020-12-12

无人驾驶车辆路径跟踪控制现状与挑战

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003
  • 中图分类号: U471.15

摘要: 路径跟踪控制是分层递阶式无人驾驶系统中的一项关键技术,其作用是根据感知定位系统给出的车身位姿控制车辆沿着路径规划系统给出的参考路径行驶。近年来路径跟踪控制的发展十分迅猛,研究者们发表了大量的研究成果。考虑到在相同或相近工况下的路径跟踪控制存在一些共性的技术问题与解决思路,从低速路径跟踪控制和高速路径跟踪控制两个角度对近年来的研究成果进行了回顾。低速路径跟踪控制面临的挑战主要来自于前轮转角速度约束,在该系统约束下控制器在参考路径出现曲率突变时无法快速响应。目前常见的解决思路是对参考路径进行曲率平滑、引入预瞄控制和采用非线性模型预测控制等,此外还可以通过增大转向机构功率、降低车速等手段解决这个问题。高速路径跟踪控制面临的挑战主要来自于车速较高或地面附着系数较低时离心力可能会大于侧向力合力的极限值,从而产生较大的侧向速度,导致路径跟踪精确性降低甚至车辆行驶稳定性丧失。目前常见的解决思路是采用基于动力学模型的线性模型预测控制等能够将侧向速度影响纳入考虑的控制方法设计路径跟踪控制器。不过当车速较高时,路径跟踪精确性和车辆行驶稳定性之间存在矛盾,而基础的动力学路径跟踪控制难以解决这个问题,为此一些研究者在路径跟踪控制中加入了速度调节或博弈控制。此外在高速路径跟踪控制中,地面附着系数、轮胎特性的影响也较大,所以还需要进一步深入研究地面附着系数、轮胎特性等参数的在线估计与辨识。

English Abstract

白国星, 孟 宇, 刘立, 顾青, 王国栋, 周碧宁. 无人驾驶车辆路径跟踪控制现状与挑战[J]. 工程科学学报. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003
引用本文: 白国星, 孟 宇, 刘立, 顾青, 王国栋, 周碧宁. 无人驾驶车辆路径跟踪控制现状与挑战[J]. 工程科学学报. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003
Current status and challenges of path tracking control of unmanned driving vehicles[J]. Chinese Journal of Engineering. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003
Citation: Current status and challenges of path tracking control of unmanned driving vehicles[J]. Chinese Journal of Engineering. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003

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