智能汽车是一个集中运用xianjin传感手段（激光雷达、相机、毫米波雷达等）、xianjin控制算法、高算力芯片、高效执行器等技术的高新技术综合体。智能汽车控制从本质上讲是一个多输入、多输出、输入输出关系复杂多变、不确定多干扰源的复杂非线性系统的控制过程。通过对智能汽车控制技术的研究和开发， 可以延伸扩展驾驶员的控制、视觉和感官功能， 提高车辆的控制与驾驶水平， 能极大地促进道路交通安全、畅通和高效。本书针对智能汽车控制中的主要问题进行系统介绍， 主要内容包括智能车辆决策方法、智能车辆避障路径规划、智能车辆路径跟踪控制、车辆侧向稳定性控制、车辆行驶状态估计、智能车辆多车协同编队控制等。

本书可以作为高等院校车辆工程专业或其他相关专业本科生及研究生课程的专业教材，也可供从事智能汽车相关研究的工程技术人员使用和参考。

前言

第1 章

绪论

1.1　智能车辆决策方法/ 001

1.2　智能车辆规划方法/ 003

1.3　智能车辆路径跟踪控制/ 004

1.4　智能车辆侧向稳定性控制/ 006

1.5　车辆行驶状态估计/ 008

1.6　智能车辆多车协同编队控制/ 010

参考文献/ 012

第2 章

智能车辆决策方法

2.1　概述/ 019

2.2　智能车辆类人辅助驾驶决策/ 020

2.2.1　驾驶模拟实验/ 021

2.2.2　驾驶员特性辨识/ 023

2.2.3　高速公路变道类人决策/ 025

2.2.4　仿真实例/ 028

2.3　智能车辆自主行为决策/ 032

2.3.1　换道决策模型/ 033

2.3.2　决策强化学习奖励函数设计/ 038

2.3.3　基于DDPG 的横纵向换道决策/ 046

2.3.4　仿真实例/ 050

本章小结/ 054

参考文献/ 055

第3 章

智能车辆避障路径规划

3.1　概述/ 057

3.2　智能车辆系统建模/ 058

3.2.1　车辆运动学模型/ 058

3.2.2　车辆动力学模型/ 059

3.2.3　车道线模型与障碍车运动学模型/ 061

3.3　基于模型预测的避障路径规划算法实例/ 063

3.3.1　考虑驾驶风格的避障路径规划问题描述/ 063

3.3.2　基于模糊规则的驾驶员驾驶风格辨识/ 064

3.3.3　基于人工势场的车路模型构建/ 071

3.3.4　模型预测路径规划算法设计/ 075

3.3.5　仿真实例/ 079

3.4　基于强化学习的避障路径规划算法实例/ 081

3.4.1　基于强化学习的避障路径规划问题描述/ 081

3.4.2　强化Q 学习原理简介/ 081

3.4.3　强化Q 学习避障路径规划算法设计/ 083

3.4.4　仿真实例/ 085

本章小结/ 087

参考文献/ 087

第4 章

智能车辆路径跟踪控制

4.1　概述/ 091

4.2　智能车辆建模/ 092

4.2.1　车辆位置描述/ 092

4.2.2　车辆系统建模/ 093

4.3　智能车辆路径跟踪控制系统设计/ 097

4.3.1　问题描述/ 097

4.3.2　路径跟踪滚动优化控制器设计/ 098

4.3.3　路径跟踪控制实车实现/ 103

4.3.4　实车实验/ 110

4.4　智能车辆避障路径规划- 跟踪控制一体化设计/ 114

4.4.1　避障控制问题描述/ 114

4.4.2　路径规划- 跟踪控制一体化设计/ 119

4.4.3　仿真实例/ 128

本章小结/ 139

参考文献/ 140

第5 章

车辆侧向稳定性控制

5.1　概述/ 143

5.2　车辆动力学建模/ 143

5.2.1　考虑侧向及横摆运动的二自由度车辆模型/ 144

5.2.2　考虑侧向侧倾及横摆运动的三自由度车辆

模型/ 146

5.3　智能车辆主动前轮转向与横摆力矩集成

稳定性控制/ 148

5.3.1　问题描述/ 148

5.3.2　前轮转向与横摆稳定集成非线性滚动优化

控制器设计/ 150

5.3.3　前轮转向与横摆稳定集成控制器的FPGA

实现/ 155

5.3.4　仿真与试验结果分析实例/ 159

5.4　智能车辆横摆与侧倾集成稳定性控制/ 168

5.4.1　问题描述/ 168

5.4.2　车辆稳定边界/ 175

5.4.3　车辆横摆稳定与防侧翻集成滚动优化

控制器设计/ 181

5.4.4　仿真实例/ 185

本章小结/ 190

参考文献/ 191

第6 章

车辆行驶状态估计

6.1　概述/ 195

6.2　车辆行驶状态系统建模/ 196

6.2.1　车辆动力学模型/ 196

6.2.2　轮胎模型/ 198

6.3　车辆行驶速度估计/ 203

6.3.1　问题描述/ 203

6.3.2　非线性全维观测器设计/ 204

6.3.3　观测器稳定性分析/ 206

6.3.4　仿真实例/ 210

6.4　轮胎- 路面附着系数估计/ 215

6.4.1　基于动力学的估计器设计/ 215

6.4.2　基于视觉图像的估计器设计/ 219

6.4.3　动力学信息与视觉图像融合估计/ 223

6.4.4　仿真实例/ 226

本章小结/ 229

参考文献/ 230

第7 章

智能车辆多车协同编队控制

7.1　概述/ 233

7.2　车辆编队系统建模/ 235

7.2.1　车辆动力学模型/ 235

7.2.2　发动机燃油消耗模型/ 237

7.2.3　队列行驶车辆空气动力学建模/ 241

7.3　基于非线性模型预测控制的编队控制器设计/ 243

7.3.1　考虑高速公路燃油经济性的最优速度规划/ 243

7.3.2　货车编队行驶控制系统设计/ 244

7.3.3　仿真实例/ 248

7.4　基于自适应三步法的分布式货车编队控制器设计/ 253

7.4.1　编队控制需求分析/ 253

7.4.2　分布式货车编队控制器设计及稳定性分析/ 253

7.4.3　仿真实例/ 260

本章小结/ 263

参考文献/ 263