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面向节能的智能驾驶车辆弯道速度规划及控制研究
| 论文题名： | 面向节能的智能驾驶车辆弯道速度规划及控制研究 |
| 关键词： | 智能驾驶车辆;弯道工况;车速规划;模型预测控制;燃油消耗 |
| 摘要： | 经济性行驶技术是改善车辆燃油经济性的有效措施。针对弯道、坡道、交通路口等节油潜力较大的复杂工况，通过提前获取道路信息，优化车辆横纵向控制，可显著提高车辆燃油经济性。作为道路基本组成的弯道路段，其几何特征车辆行驶状态和燃油消耗影响显著，本文研究内容主要针对具有较大节油潜力的弯道工况，考虑驾驶员弯道驾驶特性，提出经济性车速规划策略以实现车辆燃油消耗的降低。 首先，通过车载数据采集终端采集天津市10位丰田花冠出租车驾驶员为期6个月的行驶数据。为了研究驾驶员在弯道工况下的驾驶行为，参考公路交通安全研究中的运行速度建立方法，获取弯道内的稳定运行速度。以描述道路特征对行驶速度影响明显的弯道曲率作为变量，建立了表征弯道曲率与运行速度关系的车辆过弯速度模型。 然后，提出了基于模型预测控制的经济性速度规划及控制方法。该控制方法采用分层式结构，上位控制策略根据车辆过弯速度模型求解出的参考速度和当前速度，基于模型预测控制完成期望加速度的求解；下位控制策略包含驱动/制动模式切换逻辑和节气门开度/制动压力的求解。为了实现弯道工况的经济性速度规划，需要在满足速度约束、加速度约束和驱动/制动系统约束的前提下，综合考虑车辆燃油消耗、速度变化和通行时间，通过优化加速度以降低车辆弯道行驶过程的燃油消耗。 最后，基于Matlab/Carsim联合仿真平台，开展了单个弯道和连续弯道的节油效果验证工作。仿真结果表明，与反映驾驶员典型弯道驾驶模式的车辆过弯速度模型规划的参考速度曲线相比，本文提出的基于模型预测控制的车速规划算法，在单个弯道工况下降低了13.53%的燃油消耗；在连续弯道工况下降低了9.92%的燃油消耗。为验证该算法针对不同车辆配置的有效性，更换车辆发动机和主减速器配置，针对相同的单个弯道工况，仍可实现11.35%的燃油节省。本文的研究工作对智能驾驶车辆弯道工况的油耗降低工程应用具有一定参考价值，也可为智能驾驶车辆弯道速度控制提供决策依据。 |
| 作者： | 刘爽爽 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 谢辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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