智能車輛主動安全與控制技術

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 智能車輛的發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.3 智能車輛的主動安全技術 9
1.3.1 智能車輛的幾個發(fā)展階段 9
1.3.2 自主導航關鍵技術 10
1.4 智能車輛系統(tǒng)動力學與控制技術 16
參考文獻 17
第2章 智能車輛的體系結構 20
2.1 兩種基本的體系結構 20
2.1.1 分層遞階式體系結構 20
2.1.2 包容式體系結構 21
2.2 其他幾種典型的體系結構 21
2.2.1 三層結構 22
2.2.2 自組織結構 22
2.2.3 分布式結構 22
2.2.4 進化控制結構 23
2.2.5 社會機器人結構 24
2.3 智能車輛的集散決策混合式體系結構 24
2.3.1 系統(tǒng)的分散決策效果 25
2.3.2 集中決策與分散決策 25
2.3.3 道路環(huán)境下的決策體系結構 28
2.4 仿真研究 29
2.4.1 運動學模型 29
2.4.2 功能模型 30
2.4.3 時間延遲分析 32
2.4.4 仿真結果分析 33
2.5 基于行為的智能車輛體系結構 36
2.5.1 體系結構框架 36
2.5.2 行為的優(yōu)先級 37
2.5.3 黑板模型 38
2.5.4 智能車輛各行為設計和仿真 39
2.6 智能車輛多智能體系統(tǒng)的體系結構 42
2.6.1 智能體的基本概念 42
2.6.2 多智能體系統(tǒng)的設計思想 44
2.6.3 基于多智能體系統(tǒng)的智能車輛控制 45
參考文獻 52
第3章 基于機器視覺的智能車輛導航 54
3.1 車道識別系統(tǒng)設計 54
3.1.1 車道識別算法流程 54
3.1.2 車道線預提取 55
3.1.3 車道線跟蹤 65
3.2 基于邊緣點投影的車道線快速識別 72
3.2.1 快速識別和跟蹤算法流程 72
3.2.2 圖像預處理 74
3.2.3 車道線跟蹤 80
3.2.4 實車實驗 82
3.3 基于機器視覺的前方車輛距離檢測 83
3.3.1 前方車輛距離檢測計算流程 84
3.3.2 機器學習 84
3.3.3 車輛位置的確定 86
3.3.4 前方車輛距離的計算 88
3.3.5 基于毫米波雷達與機器視覺的前方車輛檢測 89
3.4 基于自適應閾值的矢量域直方圖法路徑規(guī)劃 95
3.4.1 改進的矢量域直方圖法路徑規(guī)劃 96
3.4.2 路徑規(guī)劃仿真結果分析 100
參考文獻 103
第4章 智能車輛的跟蹤控制 105
4.1 智能車輛的橫向運動自適應預瞄方法 105
4.1.1 系統(tǒng)結構 105
4.1.2 車輛-道路模型 106
4.1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)設計及特性分析 108
4.2 基于人機共享和分層控制的車道偏離輔助系統(tǒng) 112
4.2.1 控制系統(tǒng)結構設計 112
4.2.2 控制器設計 113
4.2.3 仿真計算與分析 118
4.2.4 駕駛員在環(huán)實驗 123
4.3 基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡的車道偏離預警 125
4.3.1 深度學習方法 126
4.3.2 人-車-路閉環(huán)系統(tǒng)隨機模擬 127
4.3.3 仿真計算與分析 130
4.4 基于期望橫擺角速度的智能車輛橫向運動控制 134
4.4.1 控制系統(tǒng)設計 134
4.4.2 路徑規(guī)劃 134
4.4.3 期望橫擺角速度生成 136
4.4.4 期望橫擺角速度跟蹤控制 137
4.5 一類基于軌跡預測的駕駛員方向控制模型 142
4.5.1 基于軌跡預測的駕駛員模型 142
4.5.2 仿真計算與分析 149
4.5.3 硬件在環(huán)實驗 154
4.6 智能車輛橫向運動安全決策方法 156
4.6.1 駕駛員應急轉(zhuǎn)向時的車輛運動 156
4.6.2 車輛橫向運動安全邊界設計 158
4.6.3 橫向運動安全決策 162
4.6.4 仿真分析 163
4.7 基于道路勢場法的車道偏離輔助控制 164
4.7.1 道路勢場的構建 164
4.7.2 路徑跟蹤控制策略 166
4.7.3 仿真計算與分析 167
4.8 基于自抗擾控制的自動泊車路徑跟蹤 169
4.8.1 自動泊車系統(tǒng)的運動學模型 169
4.8.2 基于非時間參考的路徑跟蹤 170
4.8.3 自抗擾轉(zhuǎn)角跟蹤控制器 172
4.8.4 系統(tǒng)設計 174
4.8.5 仿真計算與分析 174
4.9 基于GA和LS-SVM的智能車輛路徑跟蹤控制 177
4.9.1 最小二乘支持向量機 177
4.9.2 基于GA和LS-SVM的滑模變結構控制 179
4.9.3 仿真計算與分析 180
4.10基于轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角安全邊界的車道偏離共享控制 182
4.10.1 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角安全邊界 183
4.10.2 駕駛員意圖轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角估計 184
4.10.3 輔助決策策略 185
4.10.4 控制律設計 186
4.10.5 仿真計算與分析 190
參考文獻 197
第5章 智能車輛的運動穩(wěn)定性與控制 200
5.1 基于LPV/H∞控制的EPS研究 200
5.1.1 EPS系統(tǒng)的LPV/H∞控制器設計 200
5.1.2 仿真計算與分析 204
5.2 基于直接橫擺力矩的車輛穩(wěn)定性控制 205
5.2.1 基于非線性狀態(tài)觀測器的車速估計 206
5.2.2 基于非線性H∞輸出反饋控制的ESP研究 207
5.2.3 仿真計算與分析 210
5.3 基于功能分配和多目標模糊決策的EPS/ESP協(xié)調(diào)控制 213
5.3.1 協(xié)調(diào)控制器設計 213
5.3.2 仿真計算與分析 219
5.4 基于功能分配和回正力矩補償?shù)腅PS/ESP協(xié)調(diào)控制 221
5.4.1 協(xié)調(diào)控制器設計 221
5.4.2 仿真計算與分析 226
5.4.3 硬件在環(huán)仿真實驗 229
5.5 基于車輛行駛安全邊界的EPS/ESP協(xié)調(diào)控制策略 232
5.5.1 車輛行駛安全邊界 232
5.5.2 協(xié)調(diào)控制器設計 235
5.5.3 仿真計算與分析 240
5.5.4 實驗驗證 241
5.6 車輛橫向運動混沌分析及滑模變結構控制 243
5.6.1 非線性系統(tǒng)模型 243
5.6.2 車輛橫向運動混沌分析與數(shù)值仿真 245
5.6.3 自適應趨近滑模變結構控制 250
5.6.4 仿真計算與分析 253
5.7 差動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定性可拓協(xié)調(diào)控制 255
5.7.1 動力學模型的建立 256
5.7.2 基于橫擺力矩可拓協(xié)調(diào)的控制系統(tǒng)設計 257
5.7.3 仿真計算與分析 264
參考文獻 267
第6章 智能車輛的懸架系統(tǒng)模型降階與控制 269
6.1 懸架系統(tǒng)模型降階 269
6.1.1 最優(yōu)Hankel范數(shù)降階 269
6.1.2 其他降階方法比較 273
6.1.3 仿真計算與分析 275
6.2 基于頻率加權互質(zhì)分解的控制器降階 279
6.3 主動懸架系統(tǒng)的主動容錯控制 283
6.3.1 基于傳感器信號重構的主動懸架主動容錯控制 284
6.3.2 基于控制律重組的主動懸架主動容錯控制 293
6.3.3 基于故障補償?shù)闹鲃討壹芟到y(tǒng)容錯控制 300
6.4 磁流變半主動懸架系統(tǒng)控制研究 308
6.4.1 含時滯的磁流變半主動懸架離散系統(tǒng)建模 308
6.4.2 磁流變半主動懸架時滯依賴H2/H∞控制系統(tǒng)設計 309
6.4.3 仿真計算與分析 313
6.4.4 實驗驗證 316
6.5 主動懸架系統(tǒng)H∞可拓控制 318
6.5.1 H∞可拓控制器設計 318
6.5.2 仿真計算與分析 319
6.5.3 H∞可拓控制器值域博弈與模糊整定 322
6.5.4 仿真計算與分析 324
參考文獻 325
第7章 智能車輛技術展望 328
參考文獻 339