智能纯电动客车纵向辅助系统控制策略的研究

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对于客车来说,当其在较为复杂的城市环境下运行时,若只是通过转向和变道的方式来躲避前方可能发生的碰撞危险,则很容易造成车辆侧滑、侧翻等后果。此操作在产生较高的人身安全风险同时,还会严重影响车内人员的驾乘体验,所以在这种情况下应该首先考虑对于客车的纵向控制。近年来,汽车产业在强化与智能制造、人工智能、大数据和新能源等新兴产业联系的同时,还在向着“电动化、智能化、网联化、共享化”的方向加速转变。作为实现L2至L3阶段智能驾驶的主要方式,高级驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistant System,ADAS)主要是通过各类传感器采集车辆的内部信息和周边的环境信息,经过智能决策后让驾驶员预先作出判断,从而完成对车辆相应状态的控制与调整。所以,ADAS能够解决客车在处理纵向碰撞可能性上的控制和决策问题。为了使客车有较好的纵向动力性能并进一步提升主动安全能力,那么就有必要对客车纵向辅助系统(Longitudinal Assistant System,LAS)的控制策略进行研究、分析和测试验证。本文主要针对智能纯电动客车纵向辅助系统的三种功能模式——前碰撞预警FCW、自动紧急制动AEB和自适应巡航控制ACC进行研究,然后设计了一套纵向辅助系统。通过对三种功能模式控制策略的设计与验证,使FCW、AEB实现了及时预警和自动介入制动的效果,ACC实现了在巡航和跟车模式下控制车辆速度的效果。为满足上述需求,本文主要对客车的纵向辅助系统进行了如下分析和研究:(1)分析了智能纯电动客车制动过程中的受力情况和纵向动力性。然后对纵向辅助系统中FCW、AEB和ACC这三个功能的原理、功能作了相关研究。(2)整体设计智能纯电动客车纵向辅助系统,主要包括系统的组成和软硬件架构设计,还有毫米波雷达和图像传感器等主要零部件的软硬件架构设计。然后,在软硬件架构的基础上设计了FCW、AEB和ACC的控制策略,以实现这三种功能的分层控制目标。(3)根据纯电动客车纵向动力性和制动性特点,结合所设计的控制策略,在Matlab/Simulink环境中建立了纵向辅助系统控制策略的模型。主要模型有整车纵向动力学模型、动力电池模型、电机模型、驾驶员模型和三种功能模式的控制策略模型。(4)根据搭建的智能纯电动客车纵向辅助系统控制策略模型设计了特定的虚拟测试场景,借助Matlab/Simulink与Pre Scan联合仿真的手段,验证了所设计的控制策略在特定场景下的可行性和有效性。最后,通过实车测试获取了相关数据,进一步检验了纵向辅助系统的控制策略和误报率。
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