【摘 要】
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自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control,ACC)系统作为高级驾驶辅助系统的关键部分,因其可有效减轻驾驶员操作负担,同时提高行车效率与安全性,受到了国内外学者的广泛关注,也逐渐成为目前国内外主流车型优先装配的系统之一。本文在总结国内外相关研究工作的基础之上,对中低速弯道工况下的ACC系统控制方法展开研究,实现中低速车辆在弯道工况中对本车道跟车目标的筛选并满足其跟车性、安全性、
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自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control,ACC)系统作为高级驾驶辅助系统的关键部分,因其可有效减轻驾驶员操作负担,同时提高行车效率与安全性,受到了国内外学者的广泛关注,也逐渐成为目前国内外主流车型优先装配的系统之一。本文在总结国内外相关研究工作的基础之上,对中低速弯道工况下的ACC系统控制方法展开研究,实现中低速车辆在弯道工况中对本车道跟车目标的筛选并满足其跟车性、安全性、舒适性及燃油经济性等多目标控制要求。首先,为了提高ACC系统鲁棒性并减小设计难度,本文在分析了系统的设计需求后,基于分层控制的原理进行了整体控制方案设计,将控制的决策和执行过程分解至不同层级加以实现,并详细论述了各层级的组成及子模块的功能。同时,根据弯道工况下车间几何关系,建立了弯道跟车目标筛选模型,用于筛选出本车道内的有效跟车目标,并搭建相应弯道工况场景验证其筛选效果。决策层部分,对比分析了现有的车间距策略后,搭建更加符合驾驶特性的车间距模型,为所设计的ACC算法提供了参考间距输入值。该车间距模型不仅考虑前车速度变化趋势的影响,而且引入驾驶风格系数,以满足不同的驾驶需求。依据周围交通车辆对ACC车辆的影响,将自适应巡航控制分为速度控制和距离控制两种模式。搭建PID定速巡航控制器,完成速度控制模式的设计;对于距离控制模式,基于模型预测控制理论,将行车过程中的跟车性、安全性、舒适性及燃油经济性目标转化为相应的性能指标,设计多目标ACC系统距离控制策略,完成期望加速度的决策。两种控制模式的切换,则根据ACC车辆与目标车之间的相对距离及速度关系来实现。执行层部分,结合汽车理论的相关知识,搭建加速/减速控制的逆模型,并设计油门/制动切换策略,将从决策层得到的期望加速度转化为相应的油门/制动踏板开度,用于控制被控车辆。为了提高执行层控制精度,本文在开环控制的基础上加入PID反馈环节构建闭环控制,并分别对开环和闭环控制方式进行了仿真测试,选用控制效果更好的闭环控制方式完成执行层控制设计。最后,基于NI实时系统搭建驾驶员在环仿真平台,由真实驾驶员设置巡航车速并实时调整车辆方向盘转角完成典型交通场景下该控制算法的试验验证工作。结果表明,所设计的驾驶员在环仿真平台,对中低速弯道工况下ACC系统的测试开发具有一定的参考意义;中低速工况下本文所设计的控制算法可兼顾多个控制目标,有效完成对弯道中前方车辆的稳定跟随。
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