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基于动态网联信息的汽车智能巡航控制研究
| 论文题名： | 基于动态网联信息的汽车智能巡航控制研究 |
| 关键词： | 智能汽车;自适应巡航控制系统;安全距离;模型预测控制;动态网联信息 |
| 摘要： | 自适应巡航控制系统（AdaptiveCruiseControl，ACC）是智能汽车的重要辅助驾驶系统。近年来，随着智能网联信息领域的发展，如何在动态网联环境下进行智能巡航控制也成为研究热点。为实现智能巡航车辆在行驶过中的舒适性、经济性及对道路的利用率。本文建立了最小安全距离动态调节的安全距离模型，该模型将前车速度和路面附着系数对安全距离的影响考虑其中，基于模型预测控制（ModelPredictiveControl，MPC）理论框架，充分考虑了驾驶舒适性和能耗经济性，设计了基于动态网联信息的汽车的智能巡航控制系统。主要研究内容如下： 首先，设计了汽车智能巡航分层控制策略，主要思想为：上层加速度优化控制器实现了巡航和跟车模式，在跟车模式下，与前车保持合理的安全距离不仅能够保证汽车在行驶过程中的安全性，同时可以提升通行效率，所以本文设计了一种改进的安全距离模型，在传统固定车头时距安全距离计算模型的基础上，根据两车相对速度的大小进行两种安全距离模型切换，改进的安全距离模型考虑了前车速度和路面附着对于安全距离的影响。下层加速度跟踪控制器，本文通过建立逆纵向动力学模型将期望加速度转换为节气门开度和制动主缸压力，并以三种典型加速度信号灯输入，实现了下层加速度跟踪控制器合理性的验证。 进一步，基于MPC控制理论进行智能巡航控制系统上层加速度优化控制器设计。首先，根据本车和前车在的状态信息，建立了两车相互纵向运动学模型反映两车实际运动关系；然后，针对目前自适应巡航控制系统在设计过中对舒适性和经济性考虑不充分，本文将舒适性和经济性指标作为MPC约束进行优化求解；最后，通过仿真实验验证本文采取的改进安全距离模型在道路利用率的优势，以及智能巡航控制系统在真实场景下的跟踪效果，实现了智能巡航车辆的安全性、舒适性和经济性。 最后，在智能网环境下，为了进一步降低智能巡航车辆通过信号灯路口的能源消耗，设计了考虑信号灯时序和前车信息的智能节能巡航控制器设计。通过搭建动态网联模拟环境，实现了车-车（V2V）、车-交通基础设施（V2I）之间的通信。首先，考虑了提前获取的信号灯和前车信息，进行目标速度规划，避免车辆在红灯时停车等待；然后，基于MPC进行智能节能巡航控制器设计，将本车行驶速度和位移作为状态变量，以目标速度、与前车保持的安全距离和经济性作为优化目标，优化出驱动转矩和制动力实现对车辆的控制；最后，分别设计单个信号灯单车场景和多个信号灯两车场景两种仿真工况，验证了本文设计的智能节能巡航控制系统的有效性。 |
| 作者： | 范阳群 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 卢晓晖;任海波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长春工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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