智能车辆运动控制是实现其智能行为的前提和基础,是智能车辆平台的核心技术之一,对其进行深入研究具有重要意义。本课题围绕智能车辆纵向速度跟踪与控制,从智能车辆纵向动力学建模与执行器设计、速度跟踪控制、全速范围跟车控制、实时经济车速控制等方面开展以下研究工作。首先,建立智能车辆纵向动力学模型,包括整车动力学模型、动力传动系统模型和制动系统模型,并对台架及实车试验数据进行分析,得到部分控制特性。其次,为搭建越野车辆试验平台,从控制需求出发,针对原车气压制动的结构和特点,设计一种电控气压制动系统,实现该车无人驾驶模式电控制动功能的同时,保留其人工驾驶模式人工制动功能,且两种模式能够灵活切换、平稳过渡。通过实车试验辨识电磁阀控制特性、不同路面车辆滚动阻力系数、电控制动车辆减速度与车速及控制输入的关系,并与智能车辆其他模块进行联调,为后续控制策略的制定提供试验依据和理论支撑。为实现高精度速度跟踪控制,设计一种模型预测速度跟踪控制方法。首先将控制系统分为上位控制器和下位控制器,根据仿真及实车试验平台控制特性设计下位控制器,基于模型预测控制滚动优化思想设计上位控制器;然后通过MATLAB/Simulink与CarSim联合仿真初步测试系统性能;最后分别以使用液压制动系统的乘用车辆和使用气压制动系统的越野车辆为试验平台进行实车验证。为实现全速范围跟车控制过程中模式切换平稳过渡,通过引入车间反应距离的概念,使用单一控制算法实现全速范围跟车控制。首先结合熟练驾驶员经验,使用车间反应距离定量描述自车何时对目标车辆做出反应,给出考虑车间反应距离的上位控制器架构,分别设计线性二次型调节器和模型预测控制器,然后通过联合仿真初步测试系统可行性,最后进行实车验证。为充分利用单个信号灯变化时间信息进行含跟车工况的实时经济车速控制,首先研究单信号灯无前车工况,基于模型预测控制架构,设计并实现反应时距内遇到红灯减速停车和避免红灯期间车辆怠速运行两种车速控制思想;在仿真测试可行的基础上,通过改变仿真初始条件系统对比两种切换策略,指出避免红灯期间车辆怠速运行时,过远距离开始减速慢行反而增加油耗,并给出判断条件的定量描述;由此得到一种新的切换策略,并进行仿真及实车验证。然后综合单信号灯经济车速控制方法和全速范围跟车控制方法,设计一种含跟车工况的经济车速控制方法,并进行系统仿真测试。