智能小车运动轨迹的控制方法研究(2)
4.2.1直线轨迹下的参数设置和仿真结果 16
4.2.2圆轨迹下的参数设置和仿真结果 18
4.2.2椭圆轨迹下的参数设置和仿真结果 21
4.3 本章小结 22
结论 23
致 谢 24
参考文献25
1 绪论
1.1 课题研究背景及研究的目的和意义
我国人口已突破14亿，高居世界第一，汽车的使用一直随着经济的高速增长而增加，现如今我国汽车就有上亿辆之多，而且我国的汽车产量位居世界前列，销量更是位居世界首位。并且，根据国家汽车产业发展，交通发展，我国的汽车会越来越多。虽然汽车给我们带来了许多便利，但是我们社会依旧被汽车带来的负面影响，如交通事故，环境，能源等许多问题所困扰。
汽车驾驶是日常生活中必不可少一项内容，为人类提供了快捷和舒适。然而，汽车驾驶有时候显得枯燥乏，且常常伴随着车祸的降临，时时刻刻充满危险。这些危险包括周围道路的环境情况，驾驶员能力，亦或是我们自身不经意间的失误。无论一位多么熟练的驾驶员，在面对繁琐的驾驶时，也或多或少会出现失误而发生意外。这些事故有很大一部分是由于驾驶的事物造成的，而驾驶员的失误又往往归结于不遵守规则和反应延迟。这些原因由于人类自身控制能力的局限性，是在所难免的。此外，随着汽车使用率的增加，当成千上万的车辆在同一时间共享同二段道路时，必然导致交通堵塞。交通堵塞，影响我们的生活质量，并且污染空气损害公众健康。当车辆在道路上通行时，我们更加关心其通行的安全和速率等因素。
交通系统作为一个复杂的系统，很难单独从汽车或道路上根本解决这些问题，所以需要智能的交通系统运用来解决问题[1]。交通系统非常必要的组成部分之一就是智能车辆，而且使用智能车辆可以明显解决部分安全问题，运输效率问题以及环境污染问题[2]。
一个国家工业化的发展程度与汽车产业的发展息息相关，汽车产业将会因为智能车的发展而更加繁荣，这将会整体带动经济增长，提高国家工业化水平[3]。智能汽车作为高新技术，有很广阔的使用前景，越来越多的汽车商家和汽车研究者会参与其中。欧美国家对于智能汽车有了几十年的深入发展，积累了丰富的经验，拥有最前沿的技术，反观我国的智能汽车，还处于起步期，所以对于智能汽车的研究和发展，赶超欧美国家是非常必要的。
1.2 国内外智能车辆发展研究现状
1.3 智能小车动力学建模分析
对智能小车进行动力学分析是智能小车建模的第一步。传统上，人们都是把车辆动力学研究分为纵向动力学、行驶动力学（垂直）和横向动力学。
（1）纵向动力学。车辆的研究控制的直线动作是纵向动力学的研究主要内容，即研究车辆向前的受力与运动关系。智能车的行驶阻力主要分为加速阻力、滚动阻力、空气阻力和坡度阻力等；发动机功率大小和机械效率[4]决定了车辆的动力和功率。
（2）行驶动力学[5]。行驶动力学主要研究由于路面的不规整，引起的车身跳动和俯仰，还有汽车轮胎的运动。由于本文主要建立的是二自由度小车模型，所以对垂直方向的自由度不予深入讨论。
（3）横向动力学。横向动力学研究车辆的操纵特性，与汽车轮胎侧向力有关，可以造成车辆横摆、滑动和倾倒等运动。车辆模型在水平道路上有三个自由度，即纵向运动、侧向运动和横摆运动，该车辆模型可由单一质量刚体表示，轮式车辆的转向机构通常按实现阿克曼转向（不计轮胎侧偏的无侧滑转向）来设计。转向机构结构参数和运动参数较多，而且是关系复杂的空间机构，由此可得转向机构的基本运动方程[6]可由相关部件的运动进行推导出来。