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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 智能车辆的发展现状3

1.3 智能车辆的主动安全技术9

1.3.1 智能车辆的几个发展阶段9

1.3.2 自主导航关键技术10

1.4 智能车辆系统动力学与控制技术16

参考文献17

第2章 智能车辆的体系结构20

2.1 两种基本的体系结构20

2.1.1 分层递阶式体系结构20

2.1.2 包容式体系结构21

2.2 其他几种典型的体系结构21

2.2.1 三层结构22

2.2.2 自组织结构22

2.2.3 分布式结构22

2.2.4 进化控制结构23

2.2.5 社会机器人结构24

2.3 智能车辆的集散决策混合式体系结构24

2.3.1 系统的分散决策效果25

2.3.2 集中决策与分散决策25

2.3.3 道路环境下的决策体系结构28

2.4 仿真研究29

2.4.1 运动学模型29

2.4.2 功能模型30

2.4.3 时间延迟分析32

2.4.4 仿真结果分析33

2.5 基于行为的智能车辆体系结构36

2.5.1 体系结构框架36

2.5.2 行为的优先级37

2.5.3 黑板模型38

2.5.4 智能车辆各行为设计和仿真39

2.6 智能车辆多智能体系统的体系结构42

2.6.1 智能体的基本概念42

2.6.2 多智能体系统的设计思想44

2.6.3 基于多智能体系统的智能车辆控制45

参考文献52

第3章 基于机器视觉的智能车辆导航54

3.1 车道识别系统设计54

3.1.1 车道识别算法流程54

3.1.2 车道线预提取55

3.1.3 车道线跟踪65

3.2 基于边缘点投影的车道线快速识别72

3.2.1 快速识别和跟踪算法流程72

3.2.2 图像预处理74

3.2.3 车道线跟踪80

3.2.4 实车实验82

3.3 基于机器视觉的前方车辆距离检测83

3.3.1 前方车辆距离检测计算流程84

3.3.2 机器学习84

3.3.3 车辆位置的确定86

3.3.4 前方车辆距离的计算88

3.3.5 基于毫米波雷达与机器视觉的前方车辆检测89

3.4 基于自适应阈值的矢量域直方图法路径规划95

3.4.1 改进的矢量域直方图法路径规划96

3.4.2 路径规划仿真结果分析100

参考文献103

第4章 智能车辆的跟踪控制105

4.1 智能车辆的横向运动自适应预瞄方法105

4.1.1 系统结构105

4.1.2 车辆-道路模型106

4.1.3 闭环控制系统设计及特性分析108

4.2 基于人机共享和分层控制的车道偏离辅助系统112

4.2.1 控制系统结构设计112

4.2.2 控制器设计113

4.2.3 仿真计算与分析118

4.2.4 驾驶员在环实验123

4.3 基于深度神经网络的车道偏离预警125

4.3.1 深度学习方法126

4.3.2 人-车-路闭环系统随机模拟127

4.3.3 仿真计算与分析130

4.4 基于期望横摆角速度的智能车辆横向运动控制134

4.4.1 控制系统设计134

4.4.2 路径规划134

4.4.3 期望横摆角速度生成136

4.4.4 期望横摆角速度跟踪控制137

4.5 一类基于轨迹预测的驾驶员方向控制模型142

4.5.1 基于轨迹预测的驾驶员模型142

4.5.2 仿真计算与分析149

4.5.3 硬件在环实验154

4.6 智能车辆横向运动安全决策方法156

4.6.1 驾驶员应急转向时的车辆运动156

4.6.2 车辆横向运动安全边界设计158

4.6.3 横向运动安全决策162

4.6.4 仿真分析163

4.7 基于道路势场法的车道偏离辅助控制164

4.7.1 道路势场的构建164

4.7.2 路径跟踪控制策略166

4.7.3 仿真计算与分析167

4.8 基于自抗扰控制的自动泊车路径跟踪169

4.8.1 自动泊车系统的运动学模型169

4.8.2 基于非时间参考的路径跟踪170

4.8.3 自抗扰转角跟踪控制器172

4.8.4 系统设计174

4.8.5 仿真计算与分析174

4.9 基于GA和LS-SVM的智能车辆路径跟踪控制177

4.9.1 最小二乘支持向量机177

4.9.2 基于GA和LS-SVM的滑模变结构控制179

4.9.3 仿真计算与分析180

4.10 基于转向盘转角安全边界的车道偏离共享控制182

4.10.1 转向盘转角安全边界183

4.10.2 驾驶员意图转向盘转角估计184

4.10.3 辅助决策策略185

4.10.4 控制律设计186

4.10.5 仿真计算与分析190

参考文献197

第5章 智能车辆的运动稳定性与控制200

5.1 基于LPV/H∞控制的EPS研究200

5.1.1 EPS系统的LPV/H∞控制器设计200

5.1.2 仿真计算与分析204

5.2 基于直接横摆力矩的车辆稳定性控制205

5.2.1 基于非线性状态观测器的车速估计206

5.2.2 基于非线性H∞输出反馈控制的ESP研究207

5.2.3 仿真计算与分析210

5.3 基于功能分配和多目标模糊决策的EPS/ESP协调控制213

5.3.1 协调控制器设计213

5.3.2 仿真计算与分析219

5.4 基于功能分配和回正力矩补偿的EPS/ESP协调控制221

5.4.1 协调控制器设计221

5.4.2 仿真计算与分析226

5.4.3 硬件在环仿真实验229

5.5 基于车辆行驶安全边界的EPS/ESP协调控制策略232

5.5.1 车辆行驶安全边界232

5.5.2 协调控制器设计235

5.5.3 仿真计算与分析240

5.5.4 实验验证241

5.6 车辆横向运动混沌分析及滑模变结构控制243

5.6.1 非线性系统模型243

5.6.2 车辆横向运动混沌分析与数值仿真245

5.6.3 自适应趋近滑模变结构控制250

5.6.4 仿真计算与分析253

5.7 差动助力转向系统稳定性可拓协调控制255

5.7.1 动力学模型的建立256

5.7.2 基于横摆力矩可拓协调的控制系统设计257

5.7.3 仿真计算与分析264

参考文献267

第6章 智能车辆的悬架系统模型降阶与控制269

6.1 悬架系统模型降阶269

6.1.1 最优Hankel范数降阶269

6.1.2 其他降阶方法比较273

6.1.3 仿真计算与分析275

6.2 基于频率加权互质分解的控制器降阶279

6.3 主动悬架系统的主动容错控制283

6.3.1 基于传感器信号重构的主动悬架主动容错控制284

6.3.2 基于控制律重组的主动悬架主动容错控制293

6.3.3 基于故障补偿的主动悬架系统容错控制300

6.4 磁流变半主动悬架系统控制研究308

6.4.1 含时滞的磁流变半主动悬架离散系统建模308

6.4.2 磁流变半主动悬架时滞依赖H2/H∞控制系统设计309

6.4.3 仿真计算与分析313

6.4.4 实验验证316

6.5 主动悬架系统H∞可拓控制318

6.5.1 H∞可拓控制器设计318

6.5.2 仿真计算与分析319

6.5.3 H∞可拓控制器值域博弈与模糊整定322

6.5.4 仿真计算与分析324

参考文献325

第7章 智能车辆技术展望328

参考文献339