車輛自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的算法研究.pdf

1、車輛自適應(yīng)巡航控制ACC(Adaptive Cruise Control)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)定速巡航控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新一代輔助駕駛系統(tǒng)，使用ACC系統(tǒng)可以減輕駕駛負(fù)擔(dān)，減少錯(cuò)誤駕駛和疲勞駕駛引起的交通事故，提高乘車舒適性，增大道路交通通行能力，減少燃油消耗和廢氣排放。因此，不管從人、交通還是環(huán)境的角度來看，對(duì)ACC系統(tǒng)的研究都具有重要的意義。
　　 間距策略和控制算法是ACC系統(tǒng)控制單元的靈魂，通過仿真測(cè)試模擬真實(shí)的交通場(chǎng)景可以評(píng)

2、估其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。本文以車輛自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，分別對(duì)間距策略、結(jié)合油門剎車切換特性的控制算法以及智能車仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了研究，取得如下研究成果：
　　 (1)針對(duì)現(xiàn)有間距策略無法適應(yīng)復(fù)雜多變的行車環(huán)境，提出了一種考慮前車加速度的可變車頭時(shí)距策略，并對(duì)其間距誤差和相對(duì)速度的收斂穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。該間距策略不僅考慮了相對(duì)速度對(duì)期望安全間距的影響，而且通過引入對(duì)前車加速度的考慮提高了間距策略的前瞻性和抗干擾能力，并通過飽和函

3、數(shù)的處理使車頭時(shí)距的取值更加合理。與傳統(tǒng)的間距策略相比，該策略能有效改善間距控制的動(dòng)態(tài)性能，保證復(fù)雜環(huán)境下的行車安全性和跟車性。
　　 (2)針對(duì)現(xiàn)有ACC分層控制結(jié)構(gòu)對(duì)油門剎車執(zhí)行器之間切換性能優(yōu)化的不足，提出了一種基于模型預(yù)測(cè)控制的油門剎車優(yōu)化切換算法。該算法在保證車輛行駛過程中的安全性、跟車性、舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，通過引入油門剎車執(zhí)行器間的切換次數(shù)最少作為一個(gè)控制目標(biāo)，對(duì)油門剎車的切換性能進(jìn)行有效的優(yōu)化。與經(jīng)典的閾值

4、切換算法相比，該算法能有效減少油門剎車之間的切換次數(shù)，避免頻繁切換帶來的機(jī)械磨損，并進(jìn)一步提高乘車舒適性、減少燃油消耗和廢氣排放。
　　 (3)針對(duì)上述優(yōu)化切換算法帶來的混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題，提出了一種基于粒子群優(yōu)化算法的雙層嵌套求解方法。該方法將原問題分解成一個(gè)整數(shù)規(guī)劃和一個(gè)二次規(guī)劃，外層采用粒子群優(yōu)化算法搜索最優(yōu)整數(shù)，當(dāng)整數(shù)變量固定后，內(nèi)層轉(zhuǎn)換為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的二次規(guī)劃問題，直接利用Matlab Optimization Too

5、lbox中的積極集法進(jìn)行求解，并將求解結(jié)果交給外層進(jìn)行下一次的整數(shù)搜索，直至滿足終止條件。該方法有效降低了求解的復(fù)雜度，可以順利求得油門剎車執(zhí)行器的優(yōu)化切換序列以及對(duì)應(yīng)的控制輸入量。
　　 (4)針對(duì)計(jì)算機(jī)仿真測(cè)試無法很真實(shí)的再現(xiàn)實(shí)際交通場(chǎng)景，容易忽略一些ACC系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題，結(jié)合ASURO智能小車搭建了智能車仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以進(jìn)一步觀察ACC系統(tǒng)控制算法的控制效果。該平臺(tái)具有搭建簡(jiǎn)便，算法容易編寫的優(yōu)點(diǎn)，最后由