车辆自动驾驶纵向控制系统仿真研究

发布时间：2017-07-28 16:17

  本文关键词：车辆自动驾驶纵向控制系统仿真研究

  更多相关文章： 车辆纵向控制系统 模糊控制 多模式切换控制 系统建模 工况仿真

【摘要】：车辆自动驾驶纵向控制系统的功能是通过自动控制技术代替驾驶员对车辆纵向运动进行控制。随着汽车保有量逐年飙升,交通堵塞和交通事故频发,人们的出行效率降低而人员伤亡却大幅提升。纵向控制系统作为智能汽车最重要的控制系统之一,是解决上述两个问题的有效方案。它对危险工况的响应速度快,避撞控制精确、有效,可最大限度避免事故发生、减轻人员伤亡;保证行驶安全的前提下缩短车间距离,可有效提高道路通行率;自动驾驶代替驾驶员操控车辆,可缓解驾驶疲劳,也有助于减少因驾驶疲劳而引发的交通事故。本文基于重庆市重点产业共性关键技术创新专项《智能网联汽车产业共性关键技术主题专项》,以控制策略的研究为主,对车辆自动驾驶纵向控制系统开展了以下研究:(1)利用模糊控制方法不依赖于精确系统且能够模拟驾驶员操纵习惯的优点,结合分层控制思想,建立了基于模糊理论的车辆自动驾驶纵向控制策略。该控制策略以速度偏差、间距偏差作为模糊输入量,以理想加速度作为模糊输出量,可实现对车速和间距的自动控制。(2)在上述控制策略的基础上,通过对汽车纵向行驶工况进行细化分析,建立了一种多模式切换的车辆自动驾驶纵向控制策略。该控制策略可完成巡航模式、接近模式、跟车模式和避撞模式的切换控制,以分别实现对设定速度的跟随、平稳接近前车、安全跟车行驶和主动避撞。(3)为了验证两种控制策略的有效性,在MATLAB/Simulink软件平台建立了车辆纵向动力学简化模型。主要包括,发动机模型、自动变速器模型、制动系统模型、车辆驱动系统模型、车辆逆模型和油门刹车切换控制模型。(4)常见的纵向行驶工况包括:巡航行驶工况、接近前车工况、跟车行驶工况和避撞工况。对以上四种常见的纵向行驶工况分别进行仿真分析;并将这四种工况随机组合,进行综合行驶工况的仿真分析。研究结果表明:本文所设计的两种控制策略均能实现车辆纵向运动的自动控制,并且综合考虑安全性和舒适性等评价指标,多模式切换控制策略具有更好的控制效果。
【关键词】：车辆纵向控制系统 模糊控制 多模式切换控制 系统建模 工况仿真
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 常用符号表10-12
• 1 绪论12-26
• 1.1 论文研究的背景和课题来源12-16
• 1.1.1 研究背景12-15
• 1.1.2 课题来源15-16
• 1.2 车辆自动驾驶纵向控制系统16-18
• 1.2.1 典型的纵向控制系统16
• 1.2.2 车辆速度控制16-17
• 1.2.3 车辆间距控制17-18
• 1.3 国内外研究现状和发展趋势18-24
• 1.3.1 算法研究18-21
• 1.3.2 系统控制结构21-22
• 1.3.3 控制策略和建模仿真22-24
• 1.4 本文的主要工作24-25
• 1.5 本章小结25-26
• 2 车辆纵向动力学分析与建模26-46
• 2.1 车辆纵向动力学建模26-37
• 2.1.1 发动机模型26-28
• 2.1.2 变速器模型28-29
• 2.1.3 制动系统模型29-34
• 2.1.4 驱动系统模型34-37
• 2.2 车辆逆纵向动力学模型37-43
• 2.2.1 节气门开度推算模型37-39
• 2.2.2 制动压力推算模型39-42
• 2.2.3 油门制动切换控制模型42-43
• 2.3 纵向控制系统仿真模型43-45
• 2.4 本章小结45-46
• 3 基于模糊理论的纵向控制策略46-62
• 3.1 模糊理论46-51
• 3.1.1 模糊集合46-48
• 3.1.2 隶属函数48-49
• 3.1.3 清晰化方法49-51
• 3.2 纵向模糊控制策略51-61
• 3.2.1 模糊控制系统的结构51-52
• 3.2.2 纵向模糊控制系统52-55
• 3.2.3 变量模糊化55
• 3.2.4 建立模糊推理规则55-57
• 3.2.5 模糊系统在MATLAB/Simulink中的实现57-61
• 3.3 本章小结61-62
• 4 多模式切换控制策略62-82
• 4.1 纵向行驶工况分析62-64
• 4.2 控制策略设计64-81
• 4.2.1 控制算法64-69
• 4.2.2 多模式控制策略69-76
• 4.2.3 多模式切换逻辑76-81
• 4.3 本章小结81-82
• 5 常见工况仿真82-110
• 5.1 巡航行驶工况83-88
• 5.1.1 仿真一83-87
• 5.1.2 仿真二87-88
• 5.2 接近前车工况88-90
• 5.3 跟车行驶工况90-92
• 5.4 目标车刹停工况92-97
• 5.4.1 仿真一92-94
• 5.4.2 仿真二94-96
• 5.4.3 仿真三96-97
• 5.5 目标车静止工况97-103
• 5.5.1 仿真一98-99
• 5.5.2 仿真二99-101
• 5.5.3 仿真三101-103
• 5.6 综合行驶工况103-108
• 5.6.1 工况设计103-104
• 5.6.2 曲线分析104-108
• 5.7 分析总结108-109
• 5.8 本章小结109-110
• 结论110-112
• 参考文献112-115
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果115-116
• 致谢116-117

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本文编号：584912