高速公路智能汽车自动超车控制算法仿真研究 2014美国数学建模 MCM A

２０１３年７月第３４卷第７期

计算机工程与设计

ＣＯＭｎＩＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＤＥＳＩＧＮ

Ｊｕｌｙ２０１３

ｖｏＬ３４

Ｎｏ．７

高速公路智能汽车自动超车控制算法仿真研究

吴付威１’２，秦加合２，任超伟２，牛增良２，张俊磊２

（１．长安大学汽车运输安全保障技术交通行业重点实验室，陕西西安７１００６４；

２．长安大学汽车学院，陕西西安７１００６４）

摘要：针对传统智能车辆跟随轨迹控制方法所存在的延迟反应问题，基于车辆的实际行驶和理想行驶的状态偏差，建立了智能车辆超车过程中的轨迹跟随运动模型，并将车辆运动学模型和动力学模型相结合，提出了智能车辆超车过程中的控制算法。在ＰｒｅＳｃａｎ软件和ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ的联合仿真环境下，实现了智能车辆超车过程中轨迹跟随控制，并进行了６０ｋｍ／ｈ、８０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈ和１２０ｋｍ／ｈ速度下的仿真验证。仿真实验结果表明，车辆的行驶速度越高，轨迹跟随的精度也就越精确。

关键词：起车；仿真；轨迹跟随；状态误差；轨迹仿真中图法分类号：ＴＰ２７３

文献标识号：Ａ

文章编号：１０００—７０２４（２０１３）０７—２５４２一０５

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０引言

驾驶人除了需要进行车辆的横向控制之外，还必须确保车辆纵向方向上的安全，同时超车的快速性，平顺性和安全性也是在此过程中必须考虑的因素。

目前，控制智能车辆运动的控制方法大多只是单一的横向控制或单一纵向控制，而对包括横向控制和纵向控制的智能车辆超车方面的研究相对较少。在国外，ｘ１０ＮＧＢｏ叫等人使用机器视觉和模糊方法实现了智能车辆的自动驾驶，该方法通过将两个模糊控制器相结合以实现车辆行驶过程中的方向控制，并与传统的ＰＩＤ算法和单纯的模糊

高速公路上车辆超车作为一种普遍的交通行为，是指在同一车道上行驶的前后两辆车辆，后方车辆为了追求更高的速度和更大的行驶空间，从前车的左侧超越前车的交通行为。无论是在城市道路、乡村道路还是在高速公路上，超车都是一种普遍现象。在高速公路上，由于同车道上的前车行驶速度较慢，后方车辆为了达到预期的行驶速度，通过快车道从前车的左侧超越前车。在复杂的超车过程中，

收稿日期：２０１３一０１一０５；修订日期：２０１３一０３一０６

基金项目：国家自然科学基金项目（５１１７８０５３、５０６７８０２７）；十一五国家科技支撑计划基金项目（２００９ＢＡＧｌ３Ａ０５）

作者简介：吴付威（１９８６一），男，山东临沂人，硕士，助理工程师，研究方向为道路交通安全研究；秦加合（１９８７一），男，陕西渭南人，硕士研究生，研究方向为车辆主动安全；任超伟（１９８９一），男，山西运城人，硕士研究生，研究方向为交通安全工程；牛增良（１９８８），男，内蒙古包头人，硕士研究生，研究方向为交通安全工程；张俊磊（１９８８一），男，河南项城人，硕士研究生，研究方向为车辆主动安

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