平行泊车系统仿真验证

1 联合仿真平台搭建

使用veDYNA车辆动力学软件建立目标车辆模型,使用PreScan场景软件建立平行泊车场景模型,结合路径规划和路径跟踪控制,搭建了veDYNA、PreScan和Simulink的联合仿真平台,进行平行泊车控制系统的功能验证。
由于veDYNA软件和PreScan软件都可以与Simulink进行相互调用仿真,因此可以将veDYNA的车辆动力学模型状态参数和PreScan的超声波雷达信号传递到Simulink中的运动控制模型中,同时也可以通过Simulink将运动控制模型的输出控制量传递到veDYNA车辆动力学模型中,另外还需要通过Simulink将veDYNA车辆动力学模型的状态参数传递到PreScan中,实时更新车辆在泊车场景中的位姿信息。
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联合仿真平台需要使用同一参考坐标系,需要保证车辆横纵向坐标的一致性,由于veDYNA动力学模型的车辆坐标以前轴中心为参考,PreScan场景模型的车辆坐标以质心为参考,路径跟踪控制模型中的车辆坐标以后轴中心为参考,因此需要转换三个模型的车辆坐标,需要使用同一个参考坐标系表示,如图4.10所示。对于veDYNA动力学模型的车辆坐标,为了与运动控制模型保持坐标一致性,需要将其转换成以后轴中心为参考的车辆坐标;为了与PreScan场景模型保持坐标一致性,需要将其转换成以质心为参考的车辆坐标。
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2 仿真结果及分析

(1)工况一:车位尺寸正常,车辆位于区域一且无障碍物。

仿真过程如图所示,从图中可以看出当车辆起始位置在区域一中时,控制器控制车辆进行泊车操作时,车辆没有与车位线和道路边界线发生碰撞,能控制车辆安全驶进车位。
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仿真结果如下图所示,从图(a)和(b)中可以看出,路径跟踪控制模型能很好的控制车辆沿着期望路径行驶, 方向误差范围在 以内,误差能得到很好的控制。由图©可知,车辆横摆角随时间变化连续,车辆实际横摆角与期望路径横摆角误差范围保持在 以内,车辆沿着期望路径行驶至路径终止点时,横摆角保持在零附近,车身与车位保持平行。由图(d)可知,车速控制器能很好的控制车辆行驶速度保持在 附近,使得泊车过程车辆能保持平稳行驶,降低了纵向方向车速变化对路径跟踪效果的影响。由图(e)可知,车辆方向盘转角随时间变化连续,无突变情况,且方向盘转角的变化范围满足车辆转向机构要求,车辆行驶至路径终止点时,方向盘转角为回正状态,避免了原地转向的情况。由图(f)可知,车辆方向盘转角转速随时间的变化连续,无突变情况,且方向盘转角转速的变化范围满足车辆转向机构的要求。

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(2)工况二:车位尺寸正常,车辆位于区域二且无障碍物。

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(3)工况三:车位尺寸正常,车辆位于区域三且无障碍物。

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(4)工况四:车位尺寸偏小,车辆位于区域一且无障碍物。

当车位尺寸偏小时,控制器首先控制车辆沿着期望泊车路径行驶,当系统检测到车辆行驶到车位后方边界时,控制器控制档位从倒车档切换为一档,控制车辆向前行驶,待车辆完全进入车位后,泊车结束,在泊车过程中,车辆没有与车位线和道路边界线发生碰撞,保证了泊车过程的安全性。
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(5)工况五:车位尺寸正常,车辆位于区域一且有障碍物。

当车辆未检测到行人时,控制器控制车辆沿着期望路径行驶;当超声波雷达检测到车辆与行人的距离小于设定的安全距离,避障控制器介入,控制车辆停车避让;当行人与车辆的距离满足安全条件时,控制器继续控制车辆跟踪期望路径,直至泊车完成。
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3 本节simulink模型说明

simulink模型链接
由于本节的simulink模型包含了车辆运动学veDYNA软件和仿真场景PreScan软件,因此本节的simulink模型是不能运行的,只供大家参加思路,可以把软件换成你们自己用的软件,如Carsim、VTD、SCANeR等。

工况4的模型我现在找不到了,工况四和工况三类似,都是需要切换档位改变车速,两个模型其实差别不大,可以参考工况三的模型

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