[发明专利]一种车辆自适应巡航系统安全车间距控制方法

说明书

一种车辆自适应巡航系统安全车间距控制方法，针对车辆自适应巡航控制领域不断提高安全车间距实时性和准确性控制要求，建立车辆自适应巡航系统四阶连续时间动力学模型，设计一个车辆自适应巡航系统安全车间距自动调节控制器，进而实时计算车辆自适应巡航系统安全车间距控制量，实现本车车辆高实时性和准确性的自适应巡航安全车间距控制。本发明设计参数少，设计简单、容易理解、在线实施简便、实用性强。

技术领域

本发明属于车辆巡航自动控制领域，涉及一种车辆自适应巡航系统安全车间距控制方法。

背景技术

车辆自适应巡航控制利用车载传感器和功能模块获取车辆周围以及自身的信息，调节车辆自身的加-减速度，实现车辆高效、安全、舒适的行驶，是自动驾驶车辆的一种基本控制方法。在车辆行驶过程中，随着前车加-减速度的变化，自动控制车辆与前车保持一定的相对安全距离，不仅可以减轻驾驶员的工作强度，还可以提升道路的交通流量密度，增强车辆行驶过程中的主动安全性。车辆自适应巡航控制是在车辆定速巡航基础上发展起来的一种新型辅助自动驾驶控制方法，可以在城郊道路环境下自动跟踪前车的速度变化，同时保证两车行驶过程处于安全间距范围，因此是当前车辆自主控制与智能化研究领域的热点。通过对现有车辆自适应巡航系统安全车间距控制方法的文献的检索发现，车辆自适应巡航系统安全车间距控制方法主要有：滑模巡航车间距控制、动态规划巡航车间距控制、模型预测巡航车间距控制、模糊逻辑巡航车间距控制和基于数据的巡航车间距控制，但滑模巡航车间距控制由于滑模面的切换会产生车辆速度抖震，不利于车辆行驶过程的平稳性和乘车舒适性，动态规划巡航车间距控制需要已知车辆全程行驶场景，显然在前车变速情形下本车很难获得全程行驶场景，模型预测巡航车间距控制需要在线计算巡航控制量，在线计算量很大，模糊逻辑巡航车间距控制在前车变速情形下难以建立准确的车辆信息模糊隶属度函数，基于数据的巡航车间距控制则需要采用大量的车辆巡航过程数据训练巡航模型，这些变速巡航车间距控制方法对前车剧烈变速的车间距控制效果的收敛速度缓慢，理解抽象，而且应用过程复杂。因为前车驾驶员驾驶行为的高度主观性和不确定性，但车辆自适应变速巡航过程车间距控制实时性和准确性要求高，因此，尽管车辆自适应变速巡航过程车间距控制方法研究取得了一些成果，但近年来相关学者对于这个具有挑战性的重要难题仍然进行了大量细致地研究和探讨，以满足当前面对各类复杂的交通状况，实现车辆自适应变速巡航过程的高实时性和准确性车间距控制的迫切要求。

发明内容

为了克服已有车辆自适应巡航系统安全车间距控制方法的理解抽象、在线计算复杂和实现困难的不足，本发明提供一种理解直观、设计简单、可调参数少、易于实现的车辆自适应巡航系统安全车间距控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种车辆自适应巡航系统安全车间距控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

1)、建立车辆自适应巡航系统四阶状态空间数学模型，参见式(1)

其中，变量t表示时间；状态变量x₁(t)、x₂(t)和x₃(t)分别表示在t时刻前车与本车的间距误差、相对速度和本车加速度，x₄(t)分别表示在t时刻相对车间距控制偏差的积分信号；y_r(t)表示本车在t时刻的期望相对车间距偏差；u(t)表示在t时刻本车的命令加速度；w(t)表示在t时刻前车的实际加速度；参数h和τ分别为车头时距和时间常数；

2)、给定系统(1)的一组期望闭环极点(λ₁,λ₂,λ₃,λ₄)，参见式(2)：

λ₁＝a+ja,λ₂＝a-ja,λ₃＝ca，λ₄＝ca (2)