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汽车自适应巡航控制系统模糊控制策略研究

李肖含  
【摘要】:自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control System,以下简称ACC)是先进车辆控制系统和汽车驾驶辅助系统的重要组成部分。一方面,ACC系统旨在增加驾驶人的驾驶舒适度,减轻驾驶人长时间驾驶的压力,从而减少因驾驶疲劳造成的交通事故;另一方面,该系统能够增加驾驶平顺性并且能够让交通更加顺畅。 ACC系统通过安装于车辆前方的雷达探测在本车前进道路上的车辆,并判断前方一定范围内是否存在速度比本车慢的车辆,若存在,则在本车接近前方车辆时,ACC系统控制降低本车车速并与前方低速车辆保持一定安全距离;若不存在则本车按之前所设定的巡航车速行驶。该系统实现了无驾驶人纵向干预下车速的自动控制,从而达到辅助驾驶人操作的目的。ACC系统的关键技术包括探测雷达技术和ACC控制技术。随着雷达技术的不断完善,探测设备已经不再是ACC系统发展的障碍,反而是ACC系统控制技术制约着ACC系统的发展,所以研究控制策略就成为了ACC系统的核心。 本文总结了前人对ACC系统控制策略的研究,针对传统的基于精确数学模型方法的控制策略难以适应汽车的非线性特性并且忽略了驾驶人因素的问题,利用了模糊控制方法能够模拟驾驶操纵经验且不依赖于系统某种特性的特点,提出了一种基于驾驶人操纵经验的自适应巡航模糊控制策略。此控制策略根据驾驶人在定速行驶或定距跟驰行驶中控制加速踏板和制动踏板操纵习惯,以本车速度与设定巡航车速的偏差、本车车速变化率、车间时距偏差和车间时距变化率为输入,以油门开度和制动踏板压力为输出,是一个四输入双输出的模糊控制结构。 同时,为了验证文中提出的ACC系统控制策略的有效性,本文根据仿真分析过程中控制器对汽车动力学模型的要求,借助Matlab/Simulink仿真软件,建立了用查表法模拟发动机动态特性的汽车纵向动力学模型,该模型既简化又能满足仿真需要。在仿真验证环节,本文模拟了ACC系统车辆以固定巡航车速行驶和平稳跟车行驶两种工况来验证ACC系统控制器的性能。 最后,通过计算系统响应速度和系统达到稳定时与目标车速的方差来验证控制器的控制效果,与传统ACC系统控制方法相比,该控制策略有着响应迅速、达到稳态速度快的优势,这也说明了本文所提出的ACC系统模糊控制策略都有很好的表现。


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