汽车自动驾驶：巡航与变道控制设计与Matlab仿真任务

本项目要求参与者设计并实现汽车自动巡航控制和车道变换控制器，以提升自动驾驶车辆的基本功能。目标包括精确的巡航控制和动态性能分析。以下是主要任务的详细介绍： 1. **Cruise Control**（巡航控制） 在这个部分，假设已经设计了发动机控制器，控制输入是引擎所需的动力。设计的目标是创建一个能够应对恒定干扰，如风阻和道路不平，确保车辆保持预设速度的控制器。具体任务有： - 设计一个精确的控制器，它可以根据当前车速和环境变化，通过调节引擎输出来维持恒定的速度，例如在60, 80, 或110公里/小时等目标速度之间切换。 - 你需要考虑空气动力学因素，如密度ρ（kg/m³），无量纲阻力系数C_d（一般汽车范围约0.25至0.45），以及车辆横截面积A（m²）。这些参数对车辆速度稳定性至关重要，需要查找或测量你自己的车辆数据，或者基于家庭成员的车辆进行估算。 2. **Lateral Control (Lane Changing)**（横向控制 - 车道变换） 设计的系统还需要能够自动调整车道，即在行驶过程中根据路况和安全条件执行变道操作。这可能涉及到车辆侧向动力学的控制，确保变道过程中的平稳性和安全性。 3. **Adaptive Cruise Control**（自适应巡航控制） 自适应巡航控制是一种高级功能，它能根据前方车辆的速度动态调整跟随速度，提高驾驶舒适度和安全性。在设计阶段，需研究如何集成传感器数据（如雷达或摄像头）以实现对前方车辆的实时感知，并相应地调整速度设定。 为了评估和优化你的控制器，你将利用Matlab的Simulink进行仿真。通过模拟真实的非线性耦合动力学模型，你可以验证你的控制器在实际驾驶条件下的性能表现，包括但不限于加速度响应、稳定性、以及在不同速度和环境变化下的行为。 完成这个项目不仅需要深入理解汽车动力学和控制理论，还要掌握Matlab的工具箱，尤其是Simulink，用于建立和测试复杂的控制算法。这是一个综合性的任务，旨在提升你在汽车电子控制和仿真技术方面的技能。