自动驾驶车辆多模式自适应巡航控制系统研究
发布时间：2022-12-10 23:58
自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control）系统作为高级驾驶辅助系统（Advanced Driving Assistant System）的重要组成部分,能够有效降低驾驶员操作强度,提高汽车行驶安全性、舒适性、燃油经济性,近年来受到了国内外主机厂及研究机构的广泛关注。针对当下自适应巡航系统功能单一,无法很好地适应复杂多变的交通环境以及在控制器设计过程中对车辆舒适性和燃油经济性考虑不充分等问题,本文设计了自动驾驶车辆的多模式自适应巡航控制系统。主要研究内容如下:首先,基于Carsim仿真软件搭建车辆模型,而后根据实车实验所采集的实验数据,与Carsim车辆模型的仿真结果进行对比,验证模型的精度和有效性。其次,针对在复杂交通环境下,前车运动状态和驾驶意图的不可预知性,依照车辆行驶时紧急程度的不同,本文将ACC系统的行驶工况细分为5种不同的模式,分别为:巡航模式、加速接近前车模式、减速接近前车模式、紧急跟随模式和稳态跟随模式。而后,根据模糊控制器计算得到跟车过程中的紧急系数im,完成模式切换。然后,针对现有ACC系统在决策算法设计中未充分考虑跟车性和舒适性的缺陷,根据不同...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 ACC系统发展史
1.2.2 ACC系统间距策略研究现状
1.2.3 ACC系统控制策略研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 自动驾驶车辆建模
2.1 Carsim与Matlab软件介绍
2.2 基于Carsim的车辆建模
2.2.1 车体(Sprung Mass from Whole Vehicle)
2.2.2 轮胎(Tires)
2.2.3 转向系统(Steering System)
2.2.4 悬架(Suspension)
2.2.5 制动系(Brakes)
2.2.6 传动系(Powertrain)
2.2.7 空气动力学(Aerodynamic)
2.3 仿真模型的实验验证
2.3.1 实车验证平台介绍
2.3.2 仿真模型的实验验证
2.4 本章小结
第3章 ACC系统工况划分与切换策略研究
3.1 自适应巡航控制模式定义
3.2 基于模式切换的模糊控制器设计
3.2.1 模糊控制理论
3.2.2 ACC系统的模式切换模糊控制器设计
3.3 基于多模式切换的ACC控制策略研究
3.4 本章小结
第4章 ACC系统控制器设计
4.1 基于PID的定速巡航模式控制
4.2 基于MPC的跟车模式控制
4.2.1 纵向跟车运动学建模
4.2.2 预测方程与目标函数
4.2.3 约束条件
4.2.4 约束及目标函数处理
4.2.5 约束软化
4.3 基于模糊规则的跟车性能调节
4.4 本章小结
第5章 ACC系统仿真与结果分析
5.1 ACC系统联合仿真平台搭建
5.2 控制系统仿真及分析
5.2.1 工况1: 前车变速
5.2.2 工况2: 前车切出
5.2.3 工况3: 前车切入
5.2.4 工况4: NEDC-市郊工况
5.3 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]从车企的角度对车联网信息安全技术研究[J]. 叶平,郝铁亮,赵德华,张晓帆,黄旭玲. 汽车实用技术. 2019(05)
[2]人工智能在智能交通中的应用[J]. 李泽新. 科技传播. 2018(19)
[3]汽车自适应巡航系统车距控制策略研究[J]. 凌滨,宋梦实. 计算机仿真. 2017(11)
[4]自适应巡航控制系统发展现状与前景分析[J]. 张立淼. 汽车工业研究. 2017(07)
[5]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)
[6]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)
[7]基于模拟驾驶员多目标决策的汽车自适应巡航控制算法[J]. 高振海,严伟,李红建,胡振程. 汽车工程. 2015(06)
[8]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)
[9]“三网融合”的车联网概念及其在汽车工业中的应用[J]. 谢伯元,李克强,王建强,赵树连. 汽车安全与节能学报. 2013(04)
[10]驾驶员车头时距研究[J]. 孟凡兴,张良,张伟. 工业工程与管理. 2013(02)
博士论文
[1]汽车自适应巡航控制及相应宏观交通流模型研究[D]. 罗莉华.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于滚动优化的车辆自适应巡航控制[D]. 王秋.吉林大学 2017
[2]基于神经网络PID控制器的汽车自适应巡航控制系统研究[D]. 刘道旭东.吉林大学 2017
[3]基于模糊MPC算法的自适应巡航控制系统研究[D]. 黄升宇.湖南大学 2012
[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]基于模糊PID电子节气门控制系统的研究与开发[D]. 杨振东.湖南大学 2008
[6]汽车行驶车间纵向距离自适应控制系统的研究[D]. 宾洋.重庆大学 2002
本文编号：3717755
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 ACC系统发展史
1.2.2 ACC系统间距策略研究现状
1.2.3 ACC系统控制策略研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 自动驾驶车辆建模
2.1 Carsim与Matlab软件介绍
2.2 基于Carsim的车辆建模
2.2.1 车体(Sprung Mass from Whole Vehicle)
2.2.2 轮胎(Tires)
2.2.3 转向系统(Steering System)
2.2.4 悬架(Suspension)
2.2.5 制动系(Brakes)
2.2.6 传动系(Powertrain)
2.2.7 空气动力学(Aerodynamic)
2.3 仿真模型的实验验证
2.3.1 实车验证平台介绍
2.3.2 仿真模型的实验验证
2.4 本章小结
第3章 ACC系统工况划分与切换策略研究
3.1 自适应巡航控制模式定义
3.2 基于模式切换的模糊控制器设计
3.2.1 模糊控制理论
3.2.2 ACC系统的模式切换模糊控制器设计
3.3 基于多模式切换的ACC控制策略研究
3.4 本章小结
第4章 ACC系统控制器设计
4.1 基于PID的定速巡航模式控制
4.2 基于MPC的跟车模式控制
4.2.1 纵向跟车运动学建模
4.2.2 预测方程与目标函数
4.2.3 约束条件
4.2.4 约束及目标函数处理
4.2.5 约束软化
4.3 基于模糊规则的跟车性能调节
4.4 本章小结
第5章 ACC系统仿真与结果分析
5.1 ACC系统联合仿真平台搭建
5.2 控制系统仿真及分析
5.2.1 工况1: 前车变速
5.2.2 工况2: 前车切出
5.2.3 工况3: 前车切入
5.2.4 工况4: NEDC-市郊工况
5.3 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]从车企的角度对车联网信息安全技术研究[J]. 叶平,郝铁亮,赵德华,张晓帆,黄旭玲. 汽车实用技术. 2019(05)
[2]人工智能在智能交通中的应用[J]. 李泽新. 科技传播. 2018(19)
[3]汽车自适应巡航系统车距控制策略研究[J]. 凌滨,宋梦实. 计算机仿真. 2017(11)
[4]自适应巡航控制系统发展现状与前景分析[J]. 张立淼. 汽车工业研究. 2017(07)
[5]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)
[6]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)
[7]基于模拟驾驶员多目标决策的汽车自适应巡航控制算法[J]. 高振海,严伟,李红建,胡振程. 汽车工程. 2015(06)
[8]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)
[9]“三网融合”的车联网概念及其在汽车工业中的应用[J]. 谢伯元,李克强,王建强,赵树连. 汽车安全与节能学报. 2013(04)
[10]驾驶员车头时距研究[J]. 孟凡兴,张良,张伟. 工业工程与管理. 2013(02)
博士论文
[1]汽车自适应巡航控制及相应宏观交通流模型研究[D]. 罗莉华.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于滚动优化的车辆自适应巡航控制[D]. 王秋.吉林大学 2017
[2]基于神经网络PID控制器的汽车自适应巡航控制系统研究[D]. 刘道旭东.吉林大学 2017
[3]基于模糊MPC算法的自适应巡航控制系统研究[D]. 黄升宇.湖南大学 2012
[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]基于模糊PID电子节气门控制系统的研究与开发[D]. 杨振东.湖南大学 2008
[6]汽车行驶车间纵向距离自适应控制系统的研究[D]. 宾洋.重庆大学 2002
本文编号：3717755
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