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信号灯控路口智能网联汽车经济性驾驶策略研究
| 论文题名： | 信号灯控路口智能网联汽车经济性驾驶策略研究 |
| 关键词： | 智能网联汽车;信号灯控路口;经济性驾驶;最优控制;通行效率 |
| 摘要： | 本文针对信号灯控路口车辆的经济性驾驶问题，以智能网联电动汽车为研究对象，分别开展电动汽车能效最优控制规律解析，多信号灯控路口绿波车速优化，单信号灯控路口安全与节能控制，及智能网联电动汽车测试平台搭建等研究工作，着重讨论了车辆在信号灯控路口的能效最优车速优化方法，提高交通通行效率，降低电动汽车的能量消耗。本文主要研究工作如下： 首先，建立包含纵向动力学模型、轮毂电机效率模型、动力电池模型在内的电动汽车动力系统模型，分析了电动汽车两种能耗模型，分别是“车轮-行驶里程”模型以及“电池-行驶里程”模型，并从“车轮-行驶里程”的角度分析电动汽车车速控制的节能潜力以及控制输入约束下能效最优车速控制规律。 其次，从“电池-行驶里程”角度出发，研究车辆在多信号灯控路口的能效最优通行策略与车速优化方法，考虑道路坡度及信号灯相位信息对车速优化的影响，建立道路与信号灯模型，提出基于可行绿灯窗口规划方法的多信号灯控路口绿波通行策略，在此基础上采用动态规划算法求解考虑电池电量消耗和电池寿命衰减的多目标车速优化问题，实现车辆在多信号灯控路口高效节能通行。 多路口优化策略侧重于考虑绿波车速通行，但是没有仔细研究车辆在单信号灯控路口通行的状态约束，特别是受到前方交通流影响的情况，设计面向安全与节能的单信号灯控路口模型预测控制器，采用极小值原理对模型预测最优控制问题进行解析求解，并采用间接邻接法对状态不等式约束进行处理，求解安全距离约束，安全车速约束以及信号灯相位约束下单信号灯控路口能效最优解析解，实现车速实时优化。 最后搭建智能网联汽车测试平台并完成多信号灯控路口绿波通行策略的实验验证，其中智能网联汽车涉及底层硬件改装、上层软件算法设计以及传感器数据解析与处理等三个方面的内容，底层硬件在原有底盘结构基础上进行线控化改装，上层软件算法设计基于机器人操作系统（ROS）进行分布式开发，传感器数据解析与处理包括了组合导航系统、毫米波雷达以及车路协同（V2X）车载设备等。 |
| 作者： | 陈浩 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 殷国栋;任祖平;董钊志 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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