车辆多目标自适应巡航控制算法

为了综合协调车辆跟车时的追踪性能、燃油经济性能、驾乘人员舒适性能和跟车安全性能,研究了多目标自适应巡航控制(ACC)算法,建立了包含车辆模型和车间关系的ACC系统集成式纵向运动学模型,设计了描述追踪误差、燃油消耗量和驾驶员跟车行为误差的目标函数,以及保证动态跟车、期望驾乘感受和跟车安全的约束条件,基于模型预测控制理论将多目标ACC系统控制算法转化为带有多个约束的在线二次规划问题。采用反馈校正机制改善了算法设计时存在的建模失配和外部干扰等低鲁棒性问题,引入向量松弛因子解决了优化求解过程中硬约束导致的控制算法非可行解问题。仿真结果表明,相比线性二次型调节器的ACC算法,所提控制算法在前车循环工况中100km油耗降低9.3%,追踪误差指标降低21.7%,从而实现了良好的车辆追踪,同时满足驾驶员期望的跟车特性要求。     

基于朴素贝叶斯算法的变权重多目标自适应巡航控制策略

针对目前使用较为广泛的基于模型预测控制的自适应巡航系统,该文提出一种分层控制结构,设计一种变权重的模型预测控制器作为上位控制器。为了获得最佳加速度,综合考虑驾驶员期望车距,车辆自身物理限制,前车加速度影响等因素。使用高斯朴素贝叶斯算法预测前方车辆未来行为,从而采取不同的权重参数策略。通过Matlab/Simulink与Carsim对固定权重参数和可变权重参数分别进行联合仿真,结果表明,随着道路条件的变化,可变权重参数可以提高车辆自适应巡航系统的表现效果,显著降低固定权重策略的系统速度和距离偏差量,有效提高了系统的控制精度与适应性。     

汽车自适应巡航控制主动制动实现方法

探讨主动制动控制系统在汽车自适应巡航控制中的作用.对主动制动采用基于加速度的控制方案,给出了主动制动系统的硬件组成.为了实现期望加速度跟随控制,在理论和试验的基础上建立了用于求解期望制动压力的车辆制动逆动力学模型.利用改进的PID算法开发了制动压力控制器.实车试验证明,制动压力和加速度控制效果都达到了自适应巡航系统对主动制动控制的要求.     

基于粒子群寻优的汽车自适应巡航预测控制

为进一步提升多目标自适应巡航系统预测控制精度,提出一种基于粒子群寻优的汽车自适应巡航预测控制算法.首先建立一种包含前车加速度扰动的自适应巡航系统车间纵向运动学模型,并对其线性离散化;其次综合车距误差、相对车速、自车加速度和冲击度,设计二次型多目标优化性能指标函数和多参数约束条件,构建自适应巡航预测控制优化命题;最后为便于问题求解,将目标函数和约束条件推导转化为以预测控制增量为优化变量的规范形式,并基于粒子群优化算法求解自适应巡航预测控制的最优控制律.通过Matlab/Simulink多工况仿真结果表明,粒子群算法求解的最优控制律能够控制自车保持更好的跟踪性和自适应性.      

智能混合动力汽车经济性自适应巡航控制策略研究

针对智能混合动力汽车自适应巡航过程中的能量控制策略问题,结合模型预测控制在处理多目标、多约束优化问题方面的优势和粒子群算法运算量小、收敛快的特点,将粒子群算法作为模型预测控制的滚动优化方法,构造基于模型预测控制的粒子群算法.仿真结果表明,文中算法能够使绝大部分工况点落在较低燃油消耗率区域,只有少部分工况点落在非经济区域,虽然多消耗了1.06%的燃油,但在运算速度上却获得了60.3%的提升.     

汽车自适应巡航控制的间距策略

汽车自适应巡航控制中,为确定不同车距下的控制策略,通过建立汽车行驶模型和制动模型,推导得到车速判据、第一车距判据、第二车距判据。将前后两车之间距离按此三条判据,由前至后划分为避撞区域、制动区域、降速区域、加速区域。自适应巡航系统能够判断和识别汽车当前所处区域,能够决定当前所应采取的驱动控制和制动控制策略。     

智能网联车辆节能自适应巡航控制研究

现有车辆自适应巡航控制多专注于单一的轨迹跟踪目标,而决定控制技术实际应用效益的关键是系统的节能性能.为了能够同时保证跟踪误差收敛性与燃油经济性,研究了一种车辆节能自适应巡航控制器设计方法：首先以轨迹跟踪为目标,设计了具有时变反馈增益的状态反馈控制律;其次,以反馈增益为优化变量,以整个预测时域内各采样时刻自身车辆单位位移燃油消耗量的累加为代价函数,基于经济模型预测控制方法设计了节能控制算法,并通过构建共同Lyapunov函数,给出了保证跟踪误差以指数速度收敛的反馈增益选取范围;最后,通过数值仿真验证了控制器设计的有效性,定量展示了本文所提出的方法在降低燃油消耗量方面的有效性.     

基于模型预测控制的可变目标距离自适应巡航控制研究

为解决在复杂交通环境中自适应巡航系统存在旁车切入本车前方工况时,目标期望距离计算模型得到的期望相对距离与实际相对距离发生阶跃以及堵车蠕行工况,车辆与前车距离较近,拥堵路况不断启停的目标车辆的速度、加速度和相对距离持续抖动,导致的纵向加速度幅值过大带来的驾驶平顺性、舒适性和安全性问题,提出可变目标距离的自适应巡航控制算法,基于模型预测控制理论,建立离散纵向运动学预测模型,综合考虑底盘加速度响应、极限安全纵向跟车距离、车辆自身物理限制、驾驶人乘坐舒适性等优化控制目标,引入松弛因子进行在线求得可行解.在旁车不同切入工况、综合工况行驶以及堵车蠕行工况对本算法进行仿真和实车测试并利用数据对IDM算法开环实验,研究成果对比表明,考虑旁车切入的可变目标距离的自适应巡航控制算法在旁车加速切入工况中,纵向控制产生的最大冲击度为-0.25 m/s³,相比于IDM模型降低50%,堵车蠕行工况中纵向控制产生最大减速度为-0.3 m/s²,相比于IDM模型降低30%,综合工况和定速巡航工况中,算法在保持安全距离情况下可以对车辆实现稳定纵向控制,加速度幅值不超过-0.3...     

混有自适应巡航控制汽车的交通流通行能力分析

应用交通流基本图模型,研究不同自适应巡航控制(adaptive cruise control,ACC)汽车比例下混合交通流通行能力。针对现有ACC跟驰模型存在的不足,考虑车头间距-速度函数关系构建新的ACC跟驰模型,推导不同ACC比例下的混合交通流基本图模型,计算混合交通流的流量-密度解析曲线,分析ACC跟驰模型改进前后对混合交通流通行能力的影响作用,并针对性地进行参数敏感性分析。研究结果表明,改进后的ACC跟驰模型可克服原模型通行能力受限的缺陷,将常规驾驶交通流最大通行能力提升近2倍且不受道路最大限速值的影响。     

车辆自适应巡航控制系统有效目标辨识算法

针对现有汽车自适应巡航控制系统(adaptive cruise control,ACC)在弯道上经常出现的追踪目标丢失问题,利用微波雷达、三轴陀螺仪、车道线识别系统等传感器构建了自然驾驶行为试验车。在高速公路、国道等道路下进行了多位驾驶人的实际道路自然驾驶试验,提取了自然跟车过程中的自车运动状态数据以及道路交通环境数据。采用车速与车身横摆角速度,基于非线性三自由度车辆动力学模型建立了横摆角速度的卡尔曼滤波器,实现了对道路曲率的在线实时估算。在此基础上,以前方目标车辆的后侧中心是否处于本车车道为判断依据,建立了ACC系统有效目标辨识模型。研究结果表明:建立的模型能够快速识别ACC系统的有效目标,对多个目标的区分能力较强;尽管该道路曲率估算误差较大,但模型依然能够准确辨识得到ACC系统的有效目标。     

汽车自适应巡航控制系统的嵌入式系统

本文从自适应巡航控制算法入手,围绕其结构图,论述了嵌入式系统的功能特性及其在汽车领域应用的可行性与可靠性,阐明了其在大大提高汽车智能化发展中的重要作用。     

混有CACC和ACC车辆的连续型元胞自动机交通流模型

现有的混合交通流元胞自动机模型中自动驾驶车辆与手动驾驶车辆在跟驰模型上大多仅存在反应时间上的差别,并不能体现自动驾驶上层控制系统实时调节加速度保持车速稳定的特点,基于Gipps模型和Path实验室标定的自适应巡航控制(adaptive cruise control, ACC)和协同自适应巡航控制(cooperative adaptive cruise control, CACC)跟驰模型提出了更符合自动驾驶机理的连续型元胞自动机模型。通过计算机数值仿真分别从速度、流量、拥堵比例以及期望车间时距方面对不同渗透率下的混合交通流进行分析。结果表明,智能网联车辆能有效提高道路通行能力,当渗透率为40%～60%时,道路通行能力比纯人工驾驶车辆时提升14%～30%,当道路上全为智能网联车时,其通行能力约为纯人工驾驶车辆的1.9倍;同时在相同智能网联车渗透率下,道路通行能力随智能网联车辆期望车间时距减小而增大。     

双馈风力发电机组协调多目标非线性控制

为平抑双馈风力发电机组额定风速以上的转速和功率波动,基于协调无源性方法,提出一种同时考虑桨距角和转子励磁控制的协调控制策略。首先,在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,给出风力发电机组桨距角调节、转子励磁控制的四阶系统非线性模型。特别对风能利用系数进行了关于桨距角的多项式拟合,并对拟合的不确定性建模,确保了模型的准确性。其次,由Lyapunov方法设计前两阶鲁棒控制器,得到桨距角控制输入,再用协调无源性方法设计励磁控制部分,使得整个系统达到反馈无源,既保证了系统的鲁棒性,又保证了整个系统的渐近稳定性。最后,通过仿真验证了控制策略的控制效果,并与其他控制策略进行了比较,验证了该控制策略的有效性。     

车辆制动稳定性的模糊协调控制

降低车辆的横摆力矩对改善车辆制动稳定性具有重要意义。在分析车辆制动时轮胎与路面接触力学特性的基础上,推导出横摆力矩与前轴两侧车轮的加减速度差、制动轮缸压力差之间的相互关系,提出了一种基于车轮加减速度差来对制动轮缸压力进行模糊协调调节,从而提高制动稳定性的控制方法。参照国家标准,在不同条件下进行道路试验。道路测试表明,相对于各个车轮独立控制,模糊协调控制降低了车辆横摆力矩,改善了车辆的制动稳定性,是一种新的有效的控制方法。     

自适应压电桁架结构多目标最优控制

根据嵌入压电作动器的自适应桁架结构的机电耦合特性，考虑了结构强度、节点最大位移以及作动器最大控制电压等约束条件，提出了以强度、位移和能耗为目标、以电压为控制参数的多目标最优控制模型。该模型通过引入权系数，使多目标问题转化为一个二次目标、线性约束的二次规划问题。限制了设计变量每一步的运动极限，从而保证了算法的稳定性。用数值方法模拟了该模型对结构的控制效果。数值算例表明，该模型具有改善静不定结构应力状态、保证结构形变精度及调节控制能耗的功能。对于静不定结构，可以在一定程度上降低结构的最大工作应力。该模型还具有较小的能耗指标，并使控制点的节点位移尽可能小，利用该模型可以有效地实现单点或多点位移控制。     

自适应压电桁架结构多目标最优控制

根据嵌入压电作动器的自适应桁架结构的机电耦合特性 ,考虑了结构强度、节点最大位移以及作动器最大控制电压等约束条件 ,提出了以强度、位移和能耗为目标、以电压为控制参数的多目标最优控制模型。该模型通过引入权系数 ,使多目标问题转化为一个二次目标、线性约束的二次规划问题。限制了设计变量每一步的运动极限 ,从而保证了算法的稳定性。用数值方法模拟了该模型对结构的控制效果。数值算例表明 ,该模型具有改善静不定结构应力状态、保证结构形变精度及调节控制能耗的功能。对于静不定结构 ,可以在一定程度上降低结构的最大工作应力。该模型还具有较小的能耗指标 ,并使控制点的节点位移尽可能小 ,利用该模型可以有效地实现单点或多点位移控制。     

装有AMT系统车辆的巡航控制试验研究

在已有的ＡＭＴ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ,机械式自动变速器）车辆巡航控制模型基础上,利用动态电加载技术进行了巡航控制台架试验,在装有ＡＭＴ系统的桑塔纳２０００型样车上进行巡航道路试验,试验结果均达到预期目标,为巡航控制系统实用化奠定了基础。     

基于视频交通图像的潮汐车道自适应控制系统设计

针对城市道路双向交通需求不均衡的潮汐交通问题,设计了一种新的基于视频交通图像的潮汐车道自适应控制系统。通过局域网实现两台工控机间的独立运行,给出系统结构。介绍了控制逻辑,通过视频交通图像获取车辆平均速度、交通流量等数据。以计算交通饱和度,选择道路双向饱和度的加权切换动态控制方式对潮汐车道进行自适应控制。按照车道交通状态中两个方向的饱和度,把潮汐车道交通状态划分成五种情况,通过枚举法对模型进行求解。依据潮汐车道交通特征,把全部车道配置看作解空间,把双向车道交通饱和度与流率看作输入量,实现模型求解。实验结果表明,所设计系统综合延误低,车辆排队长度少,在中高密度交通流下也可有效实现控制。