学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于弯道行驶的车辆自适应巡航控制

作　者: 张德兆
导　师: 李克强
学　校: 清华大学
专　业: 机械工程
关键词: 驾驶辅助系统自适应巡航控制弯道多目标协调
分类号: U463.6
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
下　载: 158次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

自适应巡航控制系统(ACC)能够有效的减轻驾驶员疲劳强度并提高车辆行驶安全性。但是在弯道中，已有ACC系统采用的雷达目标提取算法无法实现对目标车辆的准确识别与跟踪；同时在弯道高速跟车过程中，ACC车辆还可能发生横向失稳的危险，而在原车直接横摆力矩控制(DYC)系统介入的过程中，ACC与其在某些工况下可能存在相互制约。针对上述问题，本文提出了弯道自适应巡航控制系统分层式多目标协调控制系统结构，并研究了该系统涉及的主要关键技术。为了提高ACC系统在弯道工况下的环境感知能力，首先在不额外增加传感器的前提下对仅利用车载雷达的弯道目标车辆识别与跟踪算法进行研究，基于自车与前车相对速度及方位角的关系对前车换道和进出弯道的工况进行识别，同时基于前车相对自车的横向距离的估计值和实际值的一致性程度对弯道中本车道前车和邻车道前车进行区分。为在弯道中保证ACC车辆横向稳定的前提下最大化其纵向跟车能力，利用滚动时域预测控制理论，提出一种基于DYC的弯道ACC纵向跟踪性和横向稳定性的协调控制方法，重点研究该协调系统控制器设计过程中所涉及的关键技术，包括弯道ACC系统控制对象即车辆的纵向动力学和横向动力学以及广义纵向车间动力学的集成建模，体现纵向跟踪性和横向稳定性的性能指标设计，以及滚动时域预测控制算法对模型不确定性的弱鲁棒性和在线计算高复杂度这两类实车实用化问题的求解。然后，为实现上述协调控制器输出的期望加速度和期望附加横摆力矩这两个控制指令，对ACC系统与DYC系统的执行器结构共用技术进行研究，对弯道ACC系统的伺服控制器结构进行改进，以减少或消除ACC与DYC在结构共用过程中存在的矛盾。为了验证本文系统的有效性，在三类弯道前车特定工况及道路附着条件下进行了驾驶员在环测试。试验结果表明，本文设计的弯道ACC系统可有效对弯道中的目标车辆进行准确识别与跟踪，可提高车辆在弯道自动跟车过程中的横向稳定性，同时减小DYC施加的附加制动力对纵向跟车性能的影响，并提高车辆在极限工况下的弯道跟车能力。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-14
第1章引言  14-33
  1.1 概述  14-16
  1.2 适应弯道工况的 ACC 系统技术发展动态  16-25
    1.2.1 用于 ACC 的障碍物识别与跟踪技术  16-21
    1.2.2 基于道路线形的弯道 ACC 系统速度控制  21-24
    1.2.3 ACC 系统与 DYC 系统的协调控制  24-25
  1.3 模型预测控制在车辆控制领域的应用现状  25-29
  1.4 本文研究内容  29-33
第2章弯道 ACC 系统体系结构  33-40
  2.1 弯道 ACC 系统总体方案设计  33-38
  2.2 弯道 ACC 系统的关键技术  38-40
第3章基于雷达的弯道目标车辆识别与跟踪  40-61
  3.1 雷达实现弯道目标跟踪所存在的问题  40-42
  3.2 目标车辆进出弯道和换道工况的区分  42-45
    3.2.1 目标车辆换道过程判断  42-44
    3.2.2 目标车辆进出弯道过程判断  44-45
  3.3 弯道中本车道车辆和邻车道车辆的区分  45-48
  3.4 路边静止物识别  48-49
  3.5 试验验证  49-60
    3.5.1 仿真试验验证  49-54
    3.5.2 实车试验验证  54-60
  3.6 本章小结  60-61
第4章纵向跟踪性和横向稳定性的多目标协调控制  61-103
  4.1 弯道 ACC 系统多目标协调主控制器结构  61-63
  4.2 弯道 ACC 控制对象预测模型的建立  63-82
    4.2.1 纵横向耦合车辆动力学模型  63-65
    4.2.2 车辆纵向动力学的干扰解耦  65-70
    4.2.3 纵向跟车动力学模型  70-72
    4.2.4 横向动力学系统模型  72-76
    4.2.5 弯道 ACC 控制对象的集成式建模及离散化  76-82
  4.3 弯道 ACC 控制性能指标设计  82-89
    4.3.1 体现纵向跟踪性能的性能指标  82-83
    4.3.2 体现车辆横向稳定性的性能指标  83-85
    4.3.3 代价函数及 I/O 约束的预测型转化  85-87
    4.3.4 基于方差值调节因子的权系数动态调节  87-89
  4.4 RHC 实用化问题处理及滚动时域优化算法设计  89-101
    4.4.1 基于 LMI 的系统鲁棒性改进  89-95
    4.4.2 基于离线设计在线综合方法的计算效率提升  95-101
  4.5 本章小结  101-103
第5章基于 ACC 与 DYC 执行结构共用的伺服控制  103-120
  5.1 伺服控制器结构设计  103-105
  5.2 附加制动轮的选择策略  105-108
  5.3 目标滑移率的确定及其控制  108-113
  5.4 轮胎纵向力的实现  113-115
  5.5 伺服控制器的仿真验证  115-119
    5.5.1 仿真平台及仿真工况设置  115-116
    5.5.2 仿真试验结果  116-119
  5.6 本章小结  119-120
第6章弯道 ACC 系统试验研究  120-147
  6.1 车辆动态驾驶模拟实验台结构及其改进  120-125
    6.1.1 动态驾驶模拟实验台结构  120-123
    6.1.2 动态驾驶模拟实验台改进  123-125
  6.2 弯道 ACC 系统试验参数及方案  125-130
    6.2.1 试验参数  125-129
    6.2.2 试验方案  129-130
  6.3 弯道 ACC 系统对比试验验证  130-145
    6.3.1 前车定速工况试验结果  130-135
    6.3.2 前车减速进入弯道加速驶出弯道试验结果  135-141
    6.3.3 前车急减速工况试验结果  141-145
  6.4 本章小结  145-147
第7章结论  147-149
参考文献  149-157
致谢  157-159
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果  159-161

基于弯道行驶的车辆自适应巡航控制

内容摘要

全文目录

相似论文