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小型电动汽车自适应巡航控制策略研究
| 论文题名： | 小型电动汽车自适应巡航控制策略研究 |
| 关键词： | 纯电动汽车;自适应巡航;模型预测控制;硬件在环 |
| 摘要： | 在汽车智能化和电动化背景下，高级驾驶辅助系统成为了当前汽车行业的热门研究方向。自适应巡航（AdaptiveCruiseControl，ACC）是主动安全系统和辅助驾驶系统的一项重要功能。在前方无车时，保持一定的巡航速度，在前方有车时保持一定安全距离，跟随前车行驶。汽车自适应巡航系统能够增加车辆行驶安全性和舒适性，提高道路利用率。本文对纯电动汽车的ACC系统进行研究。 本文以自适应巡航控制算法为研究对象，以分层式控制结构为基础设计上层控制器和下层控制器。首先，在上层控制器中设计基于固定时距的可变安全距离算法、基于比例-积分-微分控制(ProportionIntegrationDifferentiation，PID)的定速巡航模式算法、基于模型预测控制(ModelPredictiveControl，MPC)的跟车巡航模式算法以及考虑相对距离和相对速度的工作模式切换策略。在上层控制器跟车巡航模式控制中，本文引入模型预测控制算法，提出安全性、跟随性、舒适性和经济性多目标优化策略。在下层控制器采用PID反馈控制跟踪期望加速度，并建立逆纵向动力学模型和基于滑行加速度曲线的驱动系统与制动系统切换策略，将期望加速度转化为期望电机转矩与制动主缸压力。 设计完成后，本文利用NI-PXI实时仿真系统对下层控制器与Carsim车辆模型进行了硬件在环测试，测试结果表明下层控制器能够通过控制电机转矩和制动压力使车辆实际加速度跟随期望加速度，并具有良好的实时性；利用由Prescan、Carsim和Matlab组成的软件联合仿真平台对本文所建立的自适应巡航系统控制算法在平稳跟随前车、前车切入、前车驶离等工况下的表现进行仿真验证，仿真结果表明本文控制算法可以实现稳定的定速功能及良好的跟车功能。最后，本文使用基于PID的跟车巡航控制算法代替基于MPC的跟车巡航模式算法，将自适应巡航控制算法整体部署到实时仿真系统中，与Prescan、Carsim联合在定速巡航、平稳跟随前车、前车切入、前车驶离等工况下进行了硬件在环测试。 |
| 作者： | 卫辛 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郭金刚 |
| 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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