基于MPC算法的车辆多目标自适应巡航控制系统研究
发布时间：2021-05-25 10:52
作为先进驾驶辅助系统的重要组成部分,自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control,ACC）系统能够有效降低驾驶员操作强度且提高汽车行驶安全性,近年来受到了国内外汽车厂商及研究机构的广泛关注。本论文基于分层式系统架构,对ACC安全车间距模型、上层决策算法及下层控制策略进行了设计,并应用模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）算法,兼顾车辆行驶的安全性、跟随性、舒适性和燃油经济性,研究了自适应巡航控制系统的多目标控制方法。本论文的主要研究内容包括:（1）基于分层控制方案对ACC系统的整体控制架构进行了设计;研究了定速巡航模式和跟随巡航模式的控制算法,明确了两种模式之间的切换逻辑;设计了安全车间距模型。（2）根据驱动和制动两种工况建立了能够模拟车辆运行过程、反映系统动态特性的车辆逆纵向动力学模型,选取广泛应用的基于阈值的切换策略进行两种工况的划分,并在此基础上设计了前馈加反馈的ACC系统下层控制策略。（3）采用MPC控制方法设计了ACC系统上层决策算法,根据安全性、跟随性、舒适性以及燃油经济性的优化目标建立目标函数及约束条件,并最终转化为带约...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 自适应巡航控制策略研究现状
1.2.1 ACC上层决策算法研究现状
1.2.2 ACC下层动力学控制研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 ACC系统整体控制方案及安全车间距模型设计
2.1 ACC系统整体控制方案
2.1.1 ACC系统分层架构
2.1.2 定速巡航模式研究
2.1.3 跟随巡航模式研究
2.1.4 定速巡航模式与跟随巡航模式切换逻辑
2.2 安全车间距模型
2.3 本章小结
第三章 ACC系统下层控制策略
3.1 车辆逆纵向动力学系统建模
3.1.1 加速控制及逆发动机模型
3.1.2 制动控制及逆制动系模型
3.1.3 加速与制动控制切换逻辑
3.2 ACC系统下层控制策略设计及功能验证
3.3 本章小结
第四章 基于MPC的车辆多目标ACC系统上层决策算法
4.1 模型预测控制理论
4.2 车辆多目标ACC系统上层决策算法
4.2.1 ACC系统车间纵向运动学模型
4.2.2 车辆多目标ACC性能指标分析
4.2.3 反馈矫正ACC系统跟车预测模型
4.2.4 向量松弛因子扩展求解可行域
4.2.5 多目标ACC上层决策算法最终转化
4.2.6 基于模糊控制的变权重系数设计
4.3 本章小结
第五章 ACC系统仿真与结果分析
5.1 Carsim动力学系统建模
5.1.1 Carsim软件介绍
5.1.2 Carsim车辆动力学模型
5.1.3 Carsim仿真环境设置
5.2 典型工况仿真分析
5.2.1 定速巡航
5.2.2 跟随巡航
5.2.3 前车切入
5.2.4 前车切出
5.2.5 紧急制动
5.3 本章小结
结论与展望
全文总结
工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]车辆多目标自适应巡航控制算法[J]. 张亮修,吴光强,郭晓晓. 西安交通大学学报. 2016(11)
[2]基于模式切换的汽车自适应巡航系统分层控制[J]. 孙晓文,汪洪波. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2016(10)
[3]电动汽车自适应巡航控制系统建模与仿真[J]. 闫丹彤,何智成,陈东,谭纯. 计算机仿真. 2016(01)
[4]汽车CACC系统的车头时距策略研究[J]. 王灿,马钧. 农业装备与车辆工程. 2015(02)
[5]基于Carsim和Simulink仿真的车辆模糊巡航控制器[J]. 高骁猛,应毅辰,朱劲,王晓年. 计算机与现代化. 2014(01)
[6]基于粒子群算法的汽车自适应巡航控制器设计[J]. 高振海,吴涛,尤洋. 农业机械学报. 2013(12)
[7]基于节气门与制动联合控制的自适应巡航控制系统[J]. 裴晓飞,刘昭度,马国成,齐志权. 汽车工程. 2013(04)
[8]自适应巡航控制系统的建模与联合仿真[J]. 李朋,魏民祥,侯晓利. 汽车工程. 2012(07)
[9]兼顾节能与安全的电动车ACC系统[J]. 党睿娜,李升波,王建强,李克强. 汽车工程. 2012(05)
[10]汽车自适应巡航系统的多模式切换控制[J]. 裴晓飞,刘昭度,马国成,齐志权. 机械工程学报. 2012(10)
博士论文
[1]仿驾驶员速度跟随行为的自适应巡航控制算法研究[D]. 严伟.吉林大学 2016
[2]汽车纵向主动避撞系统的研究[D]. 侯德藻.清华大学 2004
硕士论文
[1]汽车ACC系统控制算法仿真研究[D]. 刘丁.昆明理工大学 2015
[2]汽车自适应巡航控制系统模糊控制策略研究[D]. 李肖含.北京理工大学 2015
[3]纯电动汽车自适应巡航控制系统控制策略研究[D]. 张振军.吉林大学 2013
[4]车辆自适应巡航控制系统的算法研究[D]. 龚李龙.浙江大学 2012
[5]电机驱动情况下汽车走停巡航的研究[D]. 王小凡.青岛科技大学 2010
[6]城市工况汽车走—停巡航算法的研究[D]. 卢燕.吉林大学 2007
[7]汽车自适应巡航系统的控制策略开发及行驶环境评估[D]. 朱永强.吉林大学 2007
[8]基于激光雷达的智能车辆避撞系统研究[D]. 贺秋丽.上海交通大学 2007
[9]汽车纵向动力学系统控制方法的研究[D]. 谯艳娟.重庆大学 2004
本文编号：3205210
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 自适应巡航控制策略研究现状
1.2.1 ACC上层决策算法研究现状
1.2.2 ACC下层动力学控制研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 ACC系统整体控制方案及安全车间距模型设计
2.1 ACC系统整体控制方案
2.1.1 ACC系统分层架构
2.1.2 定速巡航模式研究
2.1.3 跟随巡航模式研究
2.1.4 定速巡航模式与跟随巡航模式切换逻辑
2.2 安全车间距模型
2.3 本章小结
第三章 ACC系统下层控制策略
3.1 车辆逆纵向动力学系统建模
3.1.1 加速控制及逆发动机模型
3.1.2 制动控制及逆制动系模型
3.1.3 加速与制动控制切换逻辑
3.2 ACC系统下层控制策略设计及功能验证
3.3 本章小结
第四章 基于MPC的车辆多目标ACC系统上层决策算法
4.1 模型预测控制理论
4.2 车辆多目标ACC系统上层决策算法
4.2.1 ACC系统车间纵向运动学模型
4.2.2 车辆多目标ACC性能指标分析
4.2.3 反馈矫正ACC系统跟车预测模型
4.2.4 向量松弛因子扩展求解可行域
4.2.5 多目标ACC上层决策算法最终转化
4.2.6 基于模糊控制的变权重系数设计
4.3 本章小结
第五章 ACC系统仿真与结果分析
5.1 Carsim动力学系统建模
5.1.1 Carsim软件介绍
5.1.2 Carsim车辆动力学模型
5.1.3 Carsim仿真环境设置
5.2 典型工况仿真分析
5.2.1 定速巡航
5.2.2 跟随巡航
5.2.3 前车切入
5.2.4 前车切出
5.2.5 紧急制动
5.3 本章小结
结论与展望
全文总结
工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]车辆多目标自适应巡航控制算法[J]. 张亮修,吴光强,郭晓晓. 西安交通大学学报. 2016(11)
[2]基于模式切换的汽车自适应巡航系统分层控制[J]. 孙晓文,汪洪波. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2016(10)
[3]电动汽车自适应巡航控制系统建模与仿真[J]. 闫丹彤,何智成,陈东,谭纯. 计算机仿真. 2016(01)
[4]汽车CACC系统的车头时距策略研究[J]. 王灿,马钧. 农业装备与车辆工程. 2015(02)
[5]基于Carsim和Simulink仿真的车辆模糊巡航控制器[J]. 高骁猛,应毅辰,朱劲,王晓年. 计算机与现代化. 2014(01)
[6]基于粒子群算法的汽车自适应巡航控制器设计[J]. 高振海,吴涛,尤洋. 农业机械学报. 2013(12)
[7]基于节气门与制动联合控制的自适应巡航控制系统[J]. 裴晓飞,刘昭度,马国成,齐志权. 汽车工程. 2013(04)
[8]自适应巡航控制系统的建模与联合仿真[J]. 李朋,魏民祥,侯晓利. 汽车工程. 2012(07)
[9]兼顾节能与安全的电动车ACC系统[J]. 党睿娜,李升波,王建强,李克强. 汽车工程. 2012(05)
[10]汽车自适应巡航系统的多模式切换控制[J]. 裴晓飞,刘昭度,马国成,齐志权. 机械工程学报. 2012(10)
博士论文
[1]仿驾驶员速度跟随行为的自适应巡航控制算法研究[D]. 严伟.吉林大学 2016
[2]汽车纵向主动避撞系统的研究[D]. 侯德藻.清华大学 2004
硕士论文
[1]汽车ACC系统控制算法仿真研究[D]. 刘丁.昆明理工大学 2015
[2]汽车自适应巡航控制系统模糊控制策略研究[D]. 李肖含.北京理工大学 2015
[3]纯电动汽车自适应巡航控制系统控制策略研究[D]. 张振军.吉林大学 2013
[4]车辆自适应巡航控制系统的算法研究[D]. 龚李龙.浙江大学 2012
[5]电机驱动情况下汽车走停巡航的研究[D]. 王小凡.青岛科技大学 2010
[6]城市工况汽车走—停巡航算法的研究[D]. 卢燕.吉林大学 2007
[7]汽车自适应巡航系统的控制策略开发及行驶环境评估[D]. 朱永强.吉林大学 2007
[8]基于激光雷达的智能车辆避撞系统研究[D]. 贺秋丽.上海交通大学 2007
[9]汽车纵向动力学系统控制方法的研究[D]. 谯艳娟.重庆大学 2004
本文编号：3205210
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