本文關(guān)鍵詞：仿駕駛員速度跟隨行為的自適應(yīng)巡航控制算法研究

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【摘要】：作為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,人性化自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的研究近年來受到廣泛關(guān)注。目的是在保證基本跟隨性能的基礎(chǔ)上模擬駕駛員速度跟隨行為,進(jìn)一步提高自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的使用率和駕乘人員的接受性。本文從先進(jìn)控制理論出發(fā),將自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的人性化設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為控制算法的設(shè)計問題,主要研究內(nèi)容詳述如下。首先,對典型駕駛員速度跟隨工況進(jìn)行分析,根據(jù)前方車輛對本車的正常行駛的影響程度將工況分為巡航工況、穩(wěn)態(tài)跟隨工況、瞬態(tài)舒適跟隨工況、瞬態(tài)安全跟隨工況和瞬態(tài)緊急跟隨工況。采集熟練駕駛員的各典型工況跟隨數(shù)據(jù),分析得到:巡航工況和跟隨工況的判定標(biāo)準(zhǔn)以及各跟隨工況的熟練駕駛員速度跟隨行為特性參數(shù)。對應(yīng)每種跟隨工況提出相應(yīng)的模式控制器以及控制器間的切換邏輯,使得閉環(huán)系統(tǒng)能夠適應(yīng)復(fù)雜道路交通環(huán)境,有效改善駕乘人員的接受性。然后,利用若干性能指標(biāo)描述真實(shí)駕駛員的跟隨行為特性,包括安全性指標(biāo)、燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和乘坐舒適性指標(biāo)。這些性能指標(biāo)在實(shí)際中相互聯(lián)系也在具體工況中存在一定矛盾。此外,不同工況下性能指標(biāo)的權(quán)重要求不同,而權(quán)重和重要性的關(guān)系無法有效確定�？紤]到二次有界性理論可以利用不等式約束界的確定替代最優(yōu)化控制中的權(quán)重確定,約束的“松”和“緊”對應(yīng)權(quán)重的“小”和“大”,針對各具體工況能夠協(xié)調(diào)多性能指標(biāo)獲得最佳跟隨性能,本文分別在動態(tài)輸出反饋和前饋+反饋控制框架下基于二次有界性方法設(shè)計自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的間距控制算法。動態(tài)輸出反饋間距控制算法基于二次車間距策略設(shè)計,將前車加速度視作外部干擾,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且沒有充分考慮前車狀態(tài)對本車跟隨性能的影響。而前饋+反饋間距控制算法基于線性組合車間距策略設(shè)計,包括前車加速度前饋環(huán)節(jié)和車間狀態(tài)的反饋環(huán)節(jié),將前車加速度視作參考輸入�？刂破髟鲆婵勺赃m應(yīng)地隨時距調(diào)節(jié),滿足了駕駛員對車間距的不同需求同時沒有惡化汽車瞬態(tài)跟隨性能。其次,考慮到汽車縱向動力學(xué)系統(tǒng)具有強(qiáng)非線性、不確定性、時變性甚至跳變性,對其控制存在兩方面問題:一方面,對其建立精確模型不現(xiàn)實(shí)而且即使建立了精確模型也不便于控制器的設(shè)計;另一方面,建立簡化模型可以方便完成控制器的設(shè)計但無法在所有工況中得到良好控制性能。鑒于在線學(xué)習(xí)控制算法結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、能夠適應(yīng)復(fù)雜工況,而且降低了算法移植工作量,因此是解決縱向動力學(xué)控制設(shè)計的一條有效途徑。本文針對驅(qū)動動力學(xué)的強(qiáng)非線性特性和多工況特點(diǎn),設(shè)計了多模型自適應(yīng)控制算法,算法包含兩個自適應(yīng)控制器和二者的監(jiān)督機(jī)構(gòu),結(jié)合了驅(qū)動動力學(xué)結(jié)構(gòu)信息和輸入/輸出數(shù)據(jù),有效地解決了驅(qū)動系統(tǒng)的控制問題。為了改善緊急情況下的汽車安全性,針對制動動力學(xué)系統(tǒng)存在的大時滯特點(diǎn),基于輸入/輸出數(shù)據(jù)設(shè)計了無模型自適應(yīng)預(yù)測控制算法,無需制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息。最后,基于快速原型工具d SPACE在實(shí)車平臺上驗證所設(shè)計的自適應(yīng)巡航控制算法。以長城H8為試驗平臺,基于低成本和高集成度的設(shè)計思路,僅利用現(xiàn)有試驗平臺的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)車輛狀態(tài)以及汽車前方環(huán)境的信息感知和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動控制。解決了ACC控制器與試驗車各部件的接口問題,包括控制器與雷達(dá)接口、控制器與車輛狀態(tài)信息接口、控制器與試驗車執(zhí)行機(jī)構(gòu)接口、控制器與駕駛員操作開關(guān)及儀表接口。利用快速原型技術(shù)在各典型工況中進(jìn)行了實(shí)車試驗,包括巡航工況、跟隨工況、切入工況和駛離工況。結(jié)果表明所設(shè)計算法改善了汽車閉環(huán)系統(tǒng)跟隨性能,包括駕駛安全性、乘坐舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性,且能夠適應(yīng)復(fù)雜的道路交通環(huán)境。
【關(guān)鍵詞】：自適應(yīng)巡航控制 跟隨行為特性 二次有界性 模式切換 自學(xué)習(xí)控制
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-28
• 1.1 課題的提出12-15
• 1.2 ACC系統(tǒng)研究背景15-16
• 1.3 ACC系統(tǒng)控制框架綜述16-19
• 1.4 ACC系統(tǒng)間距控制算法研究現(xiàn)狀19-22
• 1.5 ACC系統(tǒng)縱向動力學(xué)控制研究綜述22-25
• 1.6 本文研究內(nèi)容25-28
• 第2章 駕駛員速度跟隨行為特性參數(shù)分析28-56
• 2.1 汽車狀態(tài)估計方法29-30
• 2.2 駕駛員速度跟隨工況劃分30-35
• 2.2.1 巡航工況32
• 2.2.2 跟隨工況32
• 2.2.3 切入工況32-33
• 2.2.4 駛離工況33-35
• 2.3 駕駛員速度跟隨數(shù)據(jù)分析35-51
• 2.3.1 ADAS駕駛員在環(huán)試驗臺35-37
• 2.3.2 受試駕駛員37
• 2.3.3 數(shù)據(jù)處理方法37
• 2.3.4 巡航工況和跟隨工況的判定標(biāo)準(zhǔn)37-43
• 2.3.5 穩(wěn)態(tài)跟隨工況駕駛員跟隨數(shù)據(jù)分析43-47
• 2.3.6 瞬態(tài)跟隨工況駕駛員跟隨數(shù)據(jù)分析47-51
• 2.4 ACC仿駕駛員模式切換邏輯51-53
• 2.5 本章小結(jié)53-56
• 第3章 ACC仿駕駛員QB間距控制算法設(shè)計56-84
• 3.1 基于QB的T-S模糊間距控制算法59-72
• 3.1.1 基于二次車間距策略的車間T-S模糊模型59-63
• 3.1.2 T-S模糊間距控制算法的設(shè)計63-66
• 3.1.3 駕駛員在環(huán)試驗驗證66-71
• 3.1.4 本節(jié)小結(jié)71-72
• 3.2 ACC參變QB間距控制算法72-79
• 3.2.1 車間運(yùn)動學(xué)線性參變建模73-74
• 3.2.2 參變QB間距控制算法的設(shè)計74-78
• 3.2.3 本節(jié)小結(jié)78-79
• 3.3 間距控制算法駕駛員在環(huán)試驗驗證79-82
• 3.3.1 兩種間距控制算法的比較試驗79-80
• 3.3.2 TG調(diào)節(jié)下參變間距控制算法驗證80-82
• 3.4 本章小結(jié)82-84
• 第4章 汽車縱向動力學(xué)自學(xué)習(xí)控制算法84-106
• 4.1 汽車縱向動力學(xué)自學(xué)習(xí)控制整體方案84-86
• 4.2 驅(qū)動動力學(xué)系統(tǒng)MMAC算法86-91
• 4.2.1 非線性魯棒自適應(yīng)控制器設(shè)計88-89
• 4.2.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性自適應(yīng)控制器設(shè)計89-90
• 4.2.3 驅(qū)動MMAC的切換機(jī)構(gòu)90-91
• 4.3 制動動力學(xué)系統(tǒng)MFAPC算法91-96
• 4.3.1 制動動力學(xué)系統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動動態(tài)線性化模型92-93
• 4.3.2 制動MFAPC算法設(shè)計93-96
• 4.4 與傳統(tǒng)前饋+反饋縱向動力學(xué)控制算法比較96-105
• 4.4.1 前饋+反饋縱向動力學(xué)控制算法97-100
• 4.4.2 兩種縱向動力學(xué)控制算法比較驗證100-105
• 4.5 本章小結(jié)105-106
• 第5章 實(shí)車試驗平臺及ACC算法驗證106-130
• 5.1 信息感知方案和執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動控制方案106-115
• 5.1.1 信息感知方案107-108
• 5.1.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動控制方案108-115
• 5.2 控制系統(tǒng)與試驗車的接口調(diào)試115-118
• 5.3 ACC典型工況實(shí)車驗證118-128
• 5.3.1 巡航工況118-121
• 5.3.2 跟隨工況121-123
• 5.3.3 切入工況123-126
• 5.3.4 駛離工況126-128
• 5.4 本章小結(jié)128-130
• 第6章 總結(jié)與展望130-134
• 6.1 全文總結(jié)130-131
• 6.2 創(chuàng)新成果131-132
• 6.3 研究展望132-134
• 參考文獻(xiàn)134-144
• 作者簡介及攻讀博士期間所取得的科研成果144-146
• 致謝146

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1 連躍華;;駕駛員應(yīng)防止情緒波動[J];汽車維護(hù)與修理;2000年02期

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本文編號：567226