[发明专利]一种车辆多目标协调式自适应巡航控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆纵向动力学控制方法，特别是关于一种基于模型预测控制理论的车辆多目标协调式自适应巡航控制方法。

背景技术

作为驾驶员辅助系统的重要组成部分，自适应巡航控制系统(ACC，AdaptiveCruise Control System)因具有减轻驾驶员疲劳强度，提高车辆行驶安全性和增加交通流量的潜力，得到各研究机构和汽车厂商的广泛关注。现有ACC系统多仅仅针对跟踪性能目标设计，但是随着ACC系统的逐渐普及和石油价格的增加，除必要的跟踪性能外，低油耗特性也成为ACC汽车追求的重要目标。此外，为增强驾驶员对ACC系统的信任度，ACC系统应符合驾驶员个体特性，提高乘坐舒适性，尽量减少驾驶员对ACC控制的干涉。这是新一代ACC系统的功能要求，该功能的基本特点为有效跟踪性能、低燃油消耗和符合驾驶员特性。实现新一代ACC系统的关键在于其控制方法，即一种可综合考虑跟踪误差、燃油消耗和驾驶员感受的自适应巡航控制方法，称为多目标协调式自适应巡航控制(MTC ACC，Multi-Target CoordinatedAdaptive Cruise Control)方法。目前，国内外在单一目标的ACC控制方法已经有初步的成果，但综合考虑三者的多目标协调式自适应巡航控制方法还未见诸报道。

J.Zhang和P.Ioannou提出带非线性滤波器的PI控制方法(J.Zhang，P.Ioannou.Longitudinal Control of Heavy Trucks in Mixed Traffic：Environmental and Fuel Economy Considerations.IEEE Transactions onIntelligent Transportation Systems.7(1)，2006：92-104)，通过降低车辆纵向加速度水平提高燃油经济性，但加速/制动能力降低不免增大跟踪误差，易发生频繁的前车切入或追尾危险。J.Jonsson提出基于预测控制的车距跟随控制算法(J.Jonsson.Fuel optimized predictive following in lower speed conditions.Master thesis，University，2003)，初步实现燃油经济性和跟踪性能的协调控制，但其控制律求解依赖于动态规划方法，无法用于实时控制。J.Ino等人利用发动机和无级变速器集成控制系统(J.Ino，T.Ishizu et al.AdaptiveCruise Control System Using CVT Gear Ratio Control，SAE International：2001-01-3244，2001)实现下位驱动控制，尽量使发动机在低油耗区工作。重庆大学王红岩等学者也做过类似的研究工作(王红岩，秦大同.无级变速汽车自动驾驶系统模糊控制策略.汽车工程，22(6)，2000：397-402)。针对档位离散的机械式自动变速车辆，S.Li、Y.Bin和K.Li也提出油门和档位联合作动的控制策略(S.Li，Y.Bin，K.Li.A Control Strategy of ACC System Considering Fuel Consumption.Proceedings of AVEC06，Taipei，2006：851-855)，尽量使发动机工作在最优油耗曲线附近，提高燃油经济性的同时且不降低跟踪能力。但因发动机和变速器协调机制比较复杂，此类方法也难以实用化。