混合动力汽车自适应巡航控制方法的研究

发布时间：2017-08-23 04:08

  本文关键词：混合动力汽车自适应巡航控制方法的研究

  更多相关文章： ACC 子空间辨识 离散滑模 效率

【摘要】：汽车自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control,ACC)是先进的驾驶员辅助系统,该系统能够很好的满足人们对行车智能性、安全性以及舒适性的要求;汽车自适应巡航驾驶大多数运行在跟随工况下,因此新一代ACC系统研究集中在汽车跟随工况的巡航控制上。在运行里程不断累加的情况下,车身参数的变化会导致整车控制器操作功能的失配,这对车辆的动力性能和驾驶体验造成严重影响,在特殊情况下甚至会发生控制器失效问题,针对巡航系统模型与控制器的设计研究对保证汽车驾驶的稳定性具有重要意义。本文讨论了汽车自适应巡航控制在跟随模式下的两个问题,一是对数据驱动跟随模式进行建模,二是基于安全车距的跟随控制器设计。本文以并联式混合动力汽车为控制对象,综合考虑到模型失配、控制器设计鲁棒性较差等问题,提出了一种基于输入输出数据驱动的巡航系统离散二阶滑模控制策略,该方法在实现节能减排的基础上有效的提高了车辆巡航的安全性能。首先,根据汽车的动力学特点结合多传感器采集到的车辆参数数据,通过“车间时距”策略建立了跟车过程中整车需求转矩与车距误差的预测模型,本文采用了数据驱动子空间辨识的方法,利用巡航系统输入输出数据辨识子空间模型中的参数,显著提高了该模型的建模精度;在此基础上,为提高控制器的抗干扰能力以及不确定性情况下巡航系统的跟随精度,改善传统离散滑模的抖阵问题,本文设计了离散二阶滑模预测控制策略,实现了实际车距与驾驶员人为设定的安全距离的偏差最小;最后,采用粒子群优化算法以整车效率最优为目标进行混合动力汽车的发动机和电机间的转矩分配。应用Cruise软件建立了汽车动力学模型,在Matlab/Simulink环境下进行了联合仿真,验证四种典型工况下控制器的控制效果。结果表明本文所提出的ACC控制策略可实现实际车距与期望安全车距的有效跟进,对前车加减速识别具有较好的鲁棒性,同时发动机、电机在跟随过程中能够良好的协调工作,整车效率均在80%左右,确保了在实现自适应巡航功能情况下最大限度地提高了整车的效率。
【关键词】：ACC 子空间辨识 离散滑模 效率
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 课题的来源及意义7-8
• 1.2 自适应巡航控制系统发展现状8-10
• 1.3 自适应巡航系统控制结构10-14
• 1.3.1 交通信息辨识11
• 1.3.2 安全车距模块11-12
• 1.3.3 自适应巡航主控系统和执行机构系统12-13
• 1.3.4 人机接口13-14
• 1.4 本文的主要研究内容14-15
• 第二章 混合动力汽车自适应巡航系统建模15-33
• 2.1 混合动力汽车纵向动力学模型15-17
• 2.1.1 混合动力汽车纵向动力学分析15-16
• 2.1.2 混合动力汽车整车转矩分析16-17
• 2.2 自适应巡航系统的控制结构17-18
• 2.3 自适应巡航系统的安全车距18-20
• 2.4 自适应巡航系统跟随模式下基于数据的子空间模型20-32
• 2.4.1 子空间模型辨识20-21
• 2.4.2 子空间模型辨识输入输出数据21-22
• 2.4.3 基于数据的自适应巡航系统跟随模式下子空间模型22-28
• 2.4.4 基于增广最小二乘的自适应巡航系统子空间模型参数估计28-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 自适应巡航系统离散二阶滑模控制器设计33-41
• 3.1 离散时间滑模变结构控制33-35
• 3.1.1 离散准滑动模态的到达条件33-34
• 3.1.2 离散变结构控制系统的等效控制34
• 3.1.3 离散变结构控制系统的切换控制34-35
• 3.2 离散系统的抖振及其削弱方法35-38
• 3.2.1 造成抖振的因素分析35-37
• 3.2.2 削弱抖振的方法37-38
• 3.3 基于离散二阶滑模的自适应巡航系统控制38-40
• 3.3.1 滑模变量设计38-39
• 3.3.2 控制律的设计39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 自适应巡航系统的转矩分配与协调控制41-47
• 4.1 混合动力汽车转矩分配系统设计41-42
• 4.2 粒子群优化算法概述42-43
• 4.3 基于粒子群优化算法的整车转矩分配43-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 自适应巡航系统控制策略的仿真分析47-57
• 5.1 CRUISE仿真软件的开发47-48
• 5.1.1 CRUISE软件简介47-48
• 5.1.2 CRUISE与Matlab的接口的选择48
• 5.2 系统软件仿真平台48-51
• 5.3 自适应巡航控制算法仿真研究51-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 全文总结和展望57-59
• 6.1 全文总结57
• 6.2 研究展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-63
• 作者简介63
• 攻读硕士学位期间研究成果63

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 骆元;汽车巡航控制装置简介[J];汽车运用;2002年02期

2 蒙留记,黄西林,贾中刚;轿车巡航控制的分析与检修[J];仪表技术与传感器;2003年05期

3 王地川,李斌花,谢晖,钟志华;汽车自适应巡航控制跟随模式的仿真建模[J];计算机仿真;2004年09期

4 别秀梅,葛安林;机械式自动变速器车辆的模糊巡航控制[J];农业机械学报;2004年05期

5 马洪文,许玉新,高斐,舒华,刘磊;丰田汽车巡航控制过程与故障诊断[J];汽车电器;2004年12期

6 韩剑辉;;一种嵌入式巡航控制设计[J];电机与控制学报;2007年03期

7 杨洁芳;陈开考;周胜利;;基于单片机的汽车巡航控制仿真系统设计[J];科技通报;2012年05期

8 佟舟;;一汽解放CA6101TRD1 2011款新型军车自动巡航控制[J];汽车电器;2012年08期

9 陈学文;祝东鑫;李萍;朱甲林;;城市工况汽车智能巡航控制与仿真[J];制造业自动化;2014年06期

10 周杰;超越巡航控制[J];国外科技动态;2002年03期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 张洪月;丁惜瀛;于华;裴延亮;;汽车自适应巡航控制系统的发展[A];第十三届中国科协年会第10分会场-节能减排战略与测控技术发展学术研讨会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 沈文;西门子威迪欧：IPAS提升汽车整体安全性[N];中国电子报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 苏玉刚;汽车AMT的系统设计和智能控制技术研究[D];重庆大学;2004年

2 张德兆;基于弯道行驶的车辆自适应巡航控制[D];清华大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李萍;基于城市工况的汽车模糊巡航控制研究与仿真[D];辽宁工业大学;2014年

2 胡吉;基于MPC算法的混合动力汽车自适应巡航控制研究[D];重庆大学;2015年

3 刘美艳;混合动力汽车自适应巡航控制方法的研究[D];长春工业大学;2016年

4 王地川;汽车自适应巡航控制跟随模式研究[D];湖南大学;2003年

5 沈亮;汽车巡航控制方法的研究[D];太原理工大学;2013年

6 冯永安;基于神经网络的经济性巡航控制方案及车速调节方法研究[D];吉林大学;2012年

7 卢燕;城市工况汽车走—停巡航算法的研究[D];吉林大学;2007年

8 朱永强;汽车自适应巡航系统的控制策略开发及行驶环境评估[D];吉林大学;2007年

9 刘洪玮;汽车自适应巡航控制系统的研究[D];东华大学;2010年

10 段斌;汽车自动防撞系统的研究[D];湖北工业大学;2012年

，

本文编号：722861