自动平行泊车路径规划及控制系统研究

首先，应用泊车基本知识建立了车辆运动学模型。通过调研泊车的研究现状和应用 现状，确定了本文的结构。建立车辆和车位的模型并介绍相关参数，根据阿克曼转向几何，建立了车辆运动学模型，得出车辆运动轨迹与泊车速度没有关系，同时简要说明了泊车对速度的要求。其次，对平行泊车路径规划进行研究。针对不同的车位，对圆弧相切平行泊车路径规划法和库内双步调整平行泊车路径规划法进行研究和仿真，仿真结果表明两种泊车方法都能使车辆顺利泊车入位，其中库内双步调整泊车方法能够在更小的车位里实现泊车。考虑到车辆自身约束，由于圆弧相切路径规划轨迹的切点处存在曲率突变，采用五阶多项式曲线对该轨迹进行了优化，解决了相切点处曲率突变的问题。然后，运用设计的模型预测控制器对平行泊车规划路径进行跟踪研究。结合路径跟踪和模型预测控制算法，基于车辆运动学模型建立了车辆泊车路径跟踪控制器，以不同车位情况下的平行泊车路径规划的轨迹进行跟踪仿真研究，并与同等条件下 PID 算法进行对比。仿真结果表明，该控制器能够在标准车位的圆弧相切的规划路径和小车位的库内双步调整泊车规划路径中均可实现轨迹的踪，相对 PID 控制，该控制器路径跟踪更加稳定、误差更小，可以实现泊车。 最后，进行平行泊车路径规划与跟踪的实验验证—设计开发了自动平行泊车控制系 统。确定了以 STM32F103C8T6 为控制器，配备有电机驱动、舵机、传感器、通信模块、显示模块等硬件的实验小车。实验小车的软件部分主要分为遥控模块和泊车控制模块两部分，小车不仅要实现平行泊车的功能，还要在泊车过程中实时监测小车的航向角、速度和位移等。在实验室里搭建了泊车环境并进行了平行泊车实验，实验结果表明，该控制系统在实验室中可以实现圆弧相切路径规划的平行泊车功能，同时对实验结果进行分析，并提出改进措施。