車輛自適應巡航控制系統(tǒng)的算法研究.pdf

1、車輛自適應巡航控制ACC(Adaptive Cruise Control)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)定速巡航控制基礎上發(fā)展起來的新一代輔助駕駛系統(tǒng)，使用ACC系統(tǒng)可以減輕駕駛負擔，減少錯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，通過仿真測試模擬真實的交通場景可以評

2、估其設計的優(yōu)劣。本文以車輛自適應巡航控制系統(tǒng)為研究對象，分別對間距策略、結合油門剎車切換特性的控制算法以及智能車仿真實驗平臺進行了研究，取得如下研究成果：
　　 (1)針對現有間距策略無法適應復雜多變的行車環(huán)境，提出了一種考慮前車加速度的可變車頭時距策略，并對其間距誤差和相對速度的收斂穩(wěn)定性進行了分析。該間距策略不僅考慮了相對速度對期望安全間距的影響，而且通過引入對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、數的處理使車頭時距的取值更加合理。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態(tài)性能，保證復雜環(huán)境下的行車安全性和跟車性。
　　 (2)針對現有ACC分層控制結構對油門剎車執(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測控制的油門剎車優(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、舒適性和燃油經濟性的同時，通過引入油門剎車執(zhí)行器間的切換次數最少作為一個控制目標，對油門剎車的切換性能進行有效的優(yōu)化。與經典的閾值

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，避免頻繁切換帶來的機械磨損，并進一步提高乘車舒適性、減少燃油消耗和廢氣排放。
　　 (3)針對上述優(yōu)化切換算法帶來的混合整數非線性規(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整數規(guī)劃和一個二次規(guī)劃，外層采用粒子群優(yōu)化算法搜索最優(yōu)整數，當整數變量固定后，內層轉換為一個標準的二次規(guī)劃問題，直接利用Matlab Optimization Too

5、lbox中的積極集法進行求解，并將求解結果交給外層進行下一次的整數搜索，直至滿足終止條件。該方法有效降低了求解的復雜度，可以順利求得油門剎車執(zhí)行器的優(yōu)化切換序列以及對應的控制輸入量。
　　 (4)針對計算機仿真測試無法很真實的再現實際交通場景，容易忽略一些ACC系統(tǒng)實際應用過程中可能出現的問題，結合ASURO智能小車搭建了智能車仿真實驗平臺，以進一步觀察ACC系統(tǒng)控制算法的控制效果。該平臺具有搭建簡便，算法容易編寫的優(yōu)點，最后由