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车辆自适应巡航系统的纵向运动控制策略研究
| 论文题名： | 车辆自适应巡航系统的纵向运动控制策略研究 |
| 关键词： | 车辆;自适应巡航;加速度决策;纵向动力学建模;运动控制;数学模型 |
| 摘要： | 随着汽车保有量的快速增长，道路交通安全环境面临巨大压力和挑战。作为先进驾驶辅助系统的核心技术之一，车辆自适应巡航控制（ACC）系统在降低驾驶员工作强度、提高道路通行效率以及避免部分交通事故的发生等方面具有重要意义。ACC车辆目标加速度决策以及车辆纵向动力学系统建模与优化控制策略设计是提高ACC系统性能所需解决的两大关键核心问题。针对现有研究在面向ACC车辆纵向加速度决策过程中有约束多目标协同控制问题求解、车辆纵向动力学系统非线性建模以及车辆纵向动力学优化控制策略设计等方面面临的难点和不足，本文提出开展车辆ACC系统纵向运动控制策略研究，以期为进一步提升车辆ACC系统控制性能提供一定的理论和技术基础。 首先，提出一种基于遗传算法优化的车辆ACC系统目标加速度决策控制方法，建立了ACC系统跟车预测模型，设计了考虑跟踪性、安全性以及燃油经济性的加速度决策多性能指标体系，实现了基于模型预测控制的ACC车辆有约束多目标协同决策优化控制问题建立，最后引入遗传算法对所述控制问题的求解过程进行了优化。 第二，完成车辆纵向动力学系统非线性数学模型构建，确立了车辆纵向动力学系统的具体模型架构和主要内容，针对发动机、自动变速器（含液力变矩器）、传动单元、车轮、制动系以及轮胎等系统主要部件进行了非线性动力学分析及建模，最后将上述子系统模型进行联立，从而形成车辆纵向动力学系统整体非线性数学模型。 第三，设计基于滑模控制算法的轮胎纵向滑移率控制策略，确定了基于轮胎滑移率控制的ACC车辆纵向动力学控制总体架构，实现了车辆纵向动力学逆模型的求解，制定了驱动与制动控制的切换逻辑，完成了轮胎纵向滑移率滑模控制策略设计，同时设计了轮胎滑移率PID控制策略，最后结合两种仿真工况完成了系统控制性能的仿真对比。 最后，为进一步提升ACC车辆的纵向动力学控制性能，设计基于非奇异终端滑模控制算法的轮胎纵向滑移率控制策略，分析了终端滑模控制的有限时间到达与稳定性，掌握了削弱滑模控制抖振现象的主要方法，实现了轮胎纵向滑移率非奇异终端滑模控制策略设计，并证明了所提出的控制策略的稳定性，最后基于两种仿真工况完成了轮胎纵向滑移率非奇异终端滑模控制策略与常规滑模控制策略的性能仿真对比。仿真结果表明，车辆纵向动力学控制性能得到了进一步提升。 |
| 作者： | 徐晨 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 汪少华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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