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基于队列跟驰稳定性的协同式自适应巡航策略研究
| 论文题名： | 基于队列跟驰稳定性的协同式自适应巡航策略研究 |
| 关键词： | 协同式自适应巡航;队列跟驰稳定性;可变车头时距;车速控制;扰动补偿 |
| 摘要： | 作为自适应巡航控制（AdaptiveCruiseControl，ACC）技术的延伸，协同式自适应巡航（CooperativeAdaptiveCruiseControl，CACC）在结合车车通讯技术的基础上，能够实现更为便捷和快速的队列成员行驶状态信息获取，稳态行驶状态下的CACC队列控制对交通效率的改善和经济性具有重大意义。而决定协同式自适应巡航控制系统工作表现的主要因素为期望跟驰间距的设定和车速控制方法的设计，为了提高队列控制下的车距稳定性，本文提出了一种基于势场改进可变车头时距（VariableTimeHeadway，VTH）策略和扰动补偿模型预测控制方法的协同式自适应巡航控制策略。 本文提出了一种基于人工势场法的VTH改进策略，用于提高期望车距的实时性和精确性。首先，以两辆前导车的跟驰误差为参考建立前车势场，通过行驶状态分析对势场中车辆势能高低进行甄别，最终落实为作用于被控本车的势场力，通过分析多前车产生的势场作用，并将其推广到队列后方，最后通过归一化方法确定综合势场作用方向和大小，并以此对VTH策略作出改进。通过Simulink与Carsim平台的联合仿真，验证了改进后策略对车距跟踪稳定性的优化效果。结果表明，根据前车跟驰误差建立的引斥力势场能够加快被控本车的响应速度，降低车距超调，并且能够提高0.667m的车距控制精确度。 在车速控制算法部分，以安全性、跟驰效率、驾乘舒适性以及能耗经济性建立目标优化函数，并结合扩张状态观测器（ExtendedStateObserver，ESO）设计基于扰动补偿的模型预测控制方法，并在Matlab/Simulink-DrivingScenarioDesigner仿真场景中通过算法对比对车距控制效果进行了验证。实验结果表明，增加扰动补偿后的算法车距和车速波动分别降低了25.8%和48.4%，证明了算法对跟驰稳定性的改善效果。 |
| 作者： | 李凡 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 陈韬;张宏超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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