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基于多目标控制的汽车自适应巡航系统研究
| 论文题名： | 基于多目标控制的汽车自适应巡航系统研究 |
| 关键词： | 辅助驾驶;自适应巡航;模型预测控制;变权重系数;硬件在环 |
| 摘要： | 自适应巡航控制（AdaptiveCruiseControl，ACC）系统作为驾驶辅助系统的重要组成部分，能够在很大程度上减轻驾驶员工作负担，有效降低人为因素引发的交通事故。本文设计了一种综合考虑跟随性、舒适性和燃油经济性的多目标ACC系统，并基于硬件在环测试平台进行测试验证。 针对传统ACC系统在设计时对于舒适性和燃油经济性考虑不够充分、适应场景较为单一等问题，采用分层式控制方案对ACC系统整体架构进行设计。在设计过程中综合考虑了跟随性、舒适性及燃油经济性等，基于固定车间时距模型和模型预测控制（ModelPredictiveControl，MPC）理论设计了上位控制器。下位控制器采用前馈加反馈控制策略实现期望加速度实时跟踪控制。为提高ACC系统对复杂工况的适应能力，根据车间距误差和相对速度设计变权重系数模糊控制器，针对不同行驶工况采用模糊控制理论在线调整MPC算法目标函数中跟随性以及舒适性的权重系数。对于极端危险工况下ACC系统无法提供足够的制动力，设计自动紧急制动系统介入控制，保证行驶过程中的安全性。 为验证ACC控制器的有效性，基于dSPACE、PC上位机和ACC控制器搭建硬件在环测试平台，设计基于MPC控制策略的上位控制器C++程序，利用Simulink实现下位控制器控制策略并进行代码生成。对加速跟随前车、换道插入等五种典型工况进行硬件在环测试，测试结果表明，本文设计的ACC算法可以合理地根据不同工况需求切换控制模式，在各模式下ACC系统均具有良好的跟踪效果，对比LQR算法，基于MPC算法的ACC系统在保证跟随性的条件下可以在一定程度上提高行驶过程中舒适性和燃油经济性。 |
| 作者： | 黄鹏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘晶郁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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