考虑驾驶员操作特性的近信号控制区车速引导方法研究

发布时间：2020-07-31 18:51

【摘要】：由于信号灯时序呈现周期性变换,导致车辆在近信号控制区行驶过程中出现“启-停”和加减速变化等现象,进而衍生出能耗和通行效率等问题。研究表明,车速引导方法可以有效提高车辆在近信号控制区的燃油经济性和通行效率。然而,现有研究车速引导方法大多忽略驾驶员操作行为的影响,主要针对自动驾驶车辆,假定车辆可以完全按照引导速度行驶。但是,在自动驾驶尚未普及阶段,驾驶员难以准确按照引导速度行驶,影响了车速引导方法的适应性。因此,针对驾驶员及车辆对引导速度的响应特性,研究考虑驾驶员操作特性的车速引导方法,对提高车速引导方法的适应性具有重要的实际意义。论文基于Backstepping方法运用自适应容错控制器刻画人车响应模型,并利用驾驶模拟器仿真平台对模型参数进行标定。在此基础上,研究考虑驾驶员操作特性的车速引导方法,提高车速引导方法的适应性。针对前车对后车行驶影响,以全速度差模型为基础,提出了一种考虑后车协同的车速引导方法,提高后车通行效率。主要内容包括:(1)从驾驶员在观察到最优引导速度,到车辆运行状态发生改变,受到人车响应特性的影响,导致车辆无法准确按照引导速度行驶,因此,基于Backstepping方法设计了自适应容错控制器来刻画人车响应模型,通过驾驶模拟器仿真平台标定模型参数并验证模型有效性。(2)针对近信号控制区车辆通行特征,建立车辆通行预判模型,在此基础上对加减速变化进行优化。考虑到人车响应特性对车速引导方法的影响,提出一种闭环反馈速度更新算法,通过反馈补偿人车响应特性造成时延,确保车辆可以在既定时间内通行。最后通过仿真对比验证,提出算法可以提高车辆燃油经济性及车辆的通行效率。(3)针对前车对后车行驶的影响,以全速度差模型为基础,研究了考虑后车协同的车速引导方法。尤其是前车可以通行后车无法通行情况,对闭环反馈速度更新算法进行改进,考虑后车协同车速引导方法有效地提高后车的通行效率。综上所述,论文在建立人车响应模型的基础上,提出了考虑驾驶员操作特性的车速引导方法和考虑后车协同的车速引导方法,提高了车辆燃油经济性及车辆通行效率。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U471.1
【图文】：

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图 3.3 驾驶模拟器的半实物硬件仿真平台Fig. 3.3 Driving simulator hardware-in-the-loop simulation platform另外，驾驶模拟器视觉场景利用液晶屏显示实时交通运行场景，为了更好员的真实视觉场景，这里采用 3 块 46 寸的显示器拼接而成，如图 3.4 右给驾驶员提供一个超大的视角。模拟驾驶员开车过程中的真实视野范围

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图 3.3 驾驶模拟器的半实物硬件仿真平台Fig. 3.3 Driving simulator hardware-in-the-loop simulation platform外，驾驶模拟器视觉场景利用液晶屏显示实时交通运行场景，为了更员的真实视觉场景，这里采用 3 块 46 寸的显示器拼接而成，如图 3.4 给驾驶员提供一个超大的视角。模拟驾驶员开车过程中的真实视野范围

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图 3.8 驾驶员在环实验平台Fig. 3.8 The driver-in-loop test platform研究驾驶员对引导速度的响应特性，仅考虑车辆纵向运动，一条长 1km平直道路，从而避免其他因素影响，如图 3.5 所示图 3.5 驾驶模拟器视觉场景Fig. 3.5 Driving simulator visual scene员在环的车辆控制模型如图 3.6 所示，其主要包括以下几个模块可以输出车辆运行相关数据；控制量输入模块将驾驶模拟

【参考文献】