考虑驾驶员不满度的车辆自主换道纵横向控制

摘要

针对高速公路自主换道场景，开展考虑驾驶员不满度换道决策和轨迹跟踪控制的辅助驾驶功能研究.首先，在换道决策中考虑驾驶员心理因素，建立基于驾驶员不满度和最小安全距离的换道决策模型.然后，基于跟踪误差模型建立横向线性二次调节器（Linear Quadratic Regulator,LQR）控制器，得到最优反馈前轮转角.由于存在权重矩阵Q和R需要反复调试的问题，提出基于遗传算法（Genetic Algorithm, GA）的横向LQR控制器，获得最优的权重矩阵Q和R，提升算法的鲁棒性.同时建立纵向LQR控制器保持期望车速.利用PreScan、MATLAB/Simulink和CarSim联合仿真平台对自主换道策略进行验证，在不同固定车速换道工况下验证横向LQR控制器的鲁棒性和可靠性.在换道安全性不满足工况下，期望车速能够被纵向LQR控制器稳定跟随，最大车速误差绝对值为0.69 km/h.比较了LQR控制器和GA+LQR控制器的横向控制性能，采用GA+LQR控制器使横向和航向跟踪精度分别提升了66.7%和27%.结果证实纵向LQR控制器和优化后的横向LQR控制器在不同换道工况下均具有良好的跟踪精度.

关键词

自主换道 / 换道决策 / 线性二次调节器 / 遗传算法 / 驾驶员不满度