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基于多目标优化的纯电动车协同式自适应巡航控制研究
| 论文题名： | 基于多目标优化的纯电动车协同式自适应巡航控制研究 |
| 关键词： | 多车协同驾驶;协同式自适应巡航控制;单向通信拓扑形式;多目标优化 |
| 摘要： | 随着经济的飞速发展，我国的汽车保有量不断增加，随之带来的道路安全、节能减排、交通拥堵等各种问题也愈发凸显，智能交通系统被认为是解决这些问题的有效方式。多车协同驾驶系统是智能交通系统的一项重要研究内容，协同式自适应巡航控制就是基于多车协同的思想，将V2X或多传感器感知与自适应巡航系统结合，将控制目标从单车拓展为多车编队的一种车辆纵向控制方法。本文针对纯电动车的协同式自适应巡航控制展开研究，提出一种适用于车辆队列不同形式的单向通信拓扑形式，且满足队列各车跟随性、安全性和舒适性的协同式自适应巡航系统控制策略。 首先，分析了协同式自适应巡航系统常见的单向通信拓扑形式，通过分层控制的方式对协同式自适应巡航控制方法进行总体设计，上层为协同式自适应巡航系统决策层，基于分布式模型预测控制算法，根据当前时刻的领航车和编队车辆的加速度、车速、车间距等状态量，使队列中每一辆跟随车基于其接收到的有限信息计算出当前时刻的最优控制量作为输入。下层控制器针对纯电动车设计了基于车辆纵向动力学的前馈控制加模糊PID算法反馈的控制策略，根据上层输入的期望加速度计算出驱动电机的转矩或制动器的制动力矩控制量到车辆控制单元，使被控车辆迅速、准确地达到期望加速度。 其次，在Matlab/Simulink中搭建控制器原型，在Carsim中搭建异构纯电动车队列的动力学模型，设置队列巡航场景的典型工况进行联合仿真试验。仿真结果表明，算法针对不同单向通信拓扑的异构纯电动车队列，都能够使编队车辆根据其能够接收到的有限信息决策出最优的期望加速度，并通过执行层准确地进行加速/制动控制，从而使队列平稳地达到稳定的期望车间距，同时保证整个过程的安全性和乘员舒适性。 最后，为了验证算法的鲁棒性，在存在感知抖动和控制延迟的情况下通过实车平台对协同式自适应巡航控制算法进行了验证。为了满足试验要求，针对平台车进行了相应的改装，设计了线控驱动和机械制动混合的纵向控制方法，并基于长距毫米波雷达设计了跟车目标的筛选逻辑。实车试验的结果表明，该算法应用在实车上能够有效地跟随领航车的车速并保持期望车间距，跟随过程加速度变化平稳，不会因为感知层目标的短暂丢失而使车辆产生抖动、急加速等危险情况，具有较好的鲁棒性。 |
| 作者： | 鲁若宇 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 李骏;胡杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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