基于单边-逐级引导势场的超车避障研究OA
Overtaking Obstacle Avoidance Study Based on Unilateral-phase-by-phase Guided Potential Field
针对换道超车过程中的动态避障问题,提出一种基于单边-逐级引导势场的避障策略.结合三次准均匀B样条曲线构建障碍车单边斥力势场,以更准确地表征障碍车风险,在此基础上建立动态目标引力势场,实现逐级路径引导;提出一种路径点振荡识别与过滤方法,用于抑制因仿真步长偏大引起的路径振荡.为保障轨迹跟踪精度,基于二自由度车辆动力学模型和线性二次型调节器(LQR)控制理论,设计了带有前馈控制量的LQR预测控制器.最后进行MATLAB/Simulink与CarSim联合仿真及硬件在环实验,结果表明:所提方法横向跟踪误差均值小于0.08 m,前轮转角与质心侧偏角等关键动力学指标的均值与峰值较传统人工势场法下降18%~25%,超车完成距离平均缩短10.3%,验证了所提策略的有效性与安全性.
To effectively avoid obstacle vehicles during lane-changing and overtaking maneuvers,this study proposes a dynamic obstacle avoidance strategy based on a unilateral hierarchical guiding potential field.A unilateral repulsive field for obstacle vehicles is constructed using cubic quasi-uniform B-spline curves to achieve more accurate risk characterization.A dynamic target attractive field is established to pro-vide hierarchical path guidance.Additionally,a waypoint oscillation identification and filtering method is in-troduced to suppress oscillations caused by large simulation steps.For precise trajectory tracking,a feedforward-augmented LQR predictive controller is designed based on a 2-DOF vehicle model.Co-simulation using Matlab/Simulink and CarSim,along with HIL tests,confirms the effectiveness and safety of the proposed strategy.The results show a mean lateral error of less than 0.08 m,an 18%‒25%reduc-tion in key dynamic metrics such as front-wheel steering angle and sideslip angle,and a 10.3%reduction in overtaking distance.
张洪昌;闫文博;邹奇展;曾娟
武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉,430070||武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心,武汉,430070||武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心,武汉,430070武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉,430070||武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心,武汉,430070||武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心,武汉,430070武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉,430070||武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心,武汉,430070||武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心,武汉,430070武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,武汉,430070||武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心,武汉,430070||武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心,武汉,430070
交通工程
换道超车路径规划和跟踪控制改进人工势场法线性二次型调节器控制硬件在环
lane changingpath planning and tracking controlimproved artificial potential field methodlinear quadratic regulator(LQR)controlhardware-in-the-loop(HIL)
《中国机械工程》 2026 (8)
1865-1874,10
教育部创新团队发展计划(IRT_17R83)新能源汽车科学与关键技术学科创新引智基地项目(B17034)
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